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1、/l间力合微赳子J/LeaguerMicroelectronics电力用户用电信息釆集系统电力线载波通信模块方案基于OFDM电力线载波核心芯片深圳市力合微电子有限公司/lmQ力合微色子LLeaguerMicroelectronics1-LDX98O-GW-C单相电力线载波模块方案LDX980-GW-C单相电力线载波模块基丁力合微电子1280子载波OFDM电力线载波芯片LNIE2980而优化设计，具有高性能、低功耗的特点，为智能电网载波电表及用电信息采集系统提供理想的模块化解决方案。LDX980-GW-C单相电力线载波模块符合国家电网公司及南方电网公司电力用户用电信息采集系统及载波电能表相关技术
2、规范，内嵌完整的基于动态路由技术的自组网通信协议，可以与任何厂家的电能表相配合。力合微电子同时提供相应的集中器载波模块方案。主要技术指标1.1.1. 载波技术指标- 设计标准： 国家电网公司电力用户用电信息采集系统功能规范相关要求 南方电网公司用电信息采集系统载波通信相关技术规范和要求 各网省公司载波电能表、采集器以及载波通信相关技术规范 DT/L698相关技术规范- 载波芯片：LME2980- 调制方式：1280子载波OFDM- 载波中心频率：352kHz- 最人载波带宽：96kHz- 最高通信速率：信道速率60kbps(QPSK),工频过零发送模式卜平均速率20kbps- 载波最人发送电平
3、：符合DT/L698相关技术规范- 接收灵敏度：W0.2uV- 网络路由：盲中继动态路由，支持最人中继级数：7级- 双向通信：基于CSMA/CA的真正双向通信，节点自动及主动注册、事件主动上报- 数据接I1及通信协议：DI/T645-1997/2007多功能电能表通信协议1.1.2. 电气性能指标电力线接1丨：单相,电压：-220V+30%,频率:50HZ+5%#/叼力合微色子L“LeaguerMicroelectronics- 数据、控制及DC供电接II：符合国家电网公司电力用户用电信息采集系统功能规范载波模块相关耍求- 静态功耗：W0.25W- 动态功耗：W1.5W- 工作坏境：相对湿度9
4、5%- 工作温度：40C+70C- 静电放电抗干扰性8KV- 浪涌抗干扰性4KV- 电快速脉冲群抗干扰性4KV- 交流绝缘耐压4KV1.2. 载波技术特点LDX980-GW-C载;波通信模块采用力合微电子1280子载波OFDM电力线载波芯片LME2980。OFDM作为最先进的通信编码及调制技术近年来已成为新一代窄带电力线载:波通信(V500kHz)的主流技术。与传统的采用固定单一频点、简单调制方式的载波技术相比较，OFDM将工作带宽通常划分成数百甚至数千个相互正交的子载波，数据经过FEC编码、交织等处理后在频域映射到所何子载波上，然后再变换到时域上同时发送。在接收端，所接收到的时域信号首先变换
5、到频域，通过频域解调、解交织、解码等处理恢复数据。正是由JOFDM这些独特的信号处理技术，使其在恶劣信道坏境卜的通信及数据传输应用中展现了一系列的优势。这包扌舌：- 针对频率选择性信道的固有的自适应能力。电力线载波信道的这种频率选择性特性主要体现在不可预测的窄带干扰，以及与频率有关的负载及负载:的变化引起的频率选择性衰落。由丁这些深度衰落或干扰随时间及地点具有极人的随机性，因而成为传统的固定单一频点调制技术难以解决的问题。而OFDM数据信息分散在数最众多的子载波上，加上强有力的FEC编码及交织，当个别子载波由丁深度衰落或干扰出现错误时，整个数据帧仍然可能被正确接收。- 冲击性噪声坏境卜的鲁棒性
6、。该特点也是因为OFDM采用数盲众多的子载波同时传输数据信息，以及强有力的FEC编码及交织技术。- 较高的频谱利用率。与传统的单载波调制或扩频调制相比，可以使用有限的带宽实现较高的数据速率。本模块方案最人工作带宽为96kHz,带宽内OFDM子载波数最为240,QPSK模式卜载:波信道比特率约为60kbps,50Hz工频过零点发送模式卜的平均数据速率约为20kbps(QPSK模式，用户数据速率)。在模块设计上，由于LME2980芯片貝有较高的集成度，除了OFDM物理层信号收发及MAC/MCU处理器外，芯片还集成了模拟前端，使得外I科元器件人人减少，从而使模块方案具有较好的可批量生产性、可靠性及成
7、本优势。9力合微色子JLeaguerMicroelectronics13网络路由及通信协议LDX980-GW-C载;波模块内嵌完整的网络路由及通信协议，与力合微电子集中器载波模块相配合，通过动态路由自组网通信协议实现与集中器2间的双向通信，并通过DT/L645通信接II支持多功能电能表应用数据的透明传输。力合微电子分布式自组网网络路由及通信协议技术基于盲中继算法，集中器不需要建立及维护一个复杂的路由表，而是在通信的解间根据当时的信道坏境进行最佳的路由中继。这种路由中继技术能更好地适应载波信道的变化。这是因为，集中器所维护的路由表需要较长时间进行更新，而电力线载波信道在一天内的不同时段会发生很人
8、的变化，这个时段能通的点在另一时段可能不通。而集中器路由表更新往往不能快速跟踪这种变化，从而导致路由表无法反映最佳的中继路由。基于盲中继的自组网技术避免了这一问题。此外，LDX980-GW-C通信协议充分利用LME2980载波侦听功能并采用有效的碰撞回避技术(CSMA/CA),真正实现双向通信、终端主动注册、以及主动事件上报。因此，终端上电后会主动向集中器注册，而不是等待集中器档案录入后进行轮寻。同样，当事件发生时，终端随时进行主动上报，也不是等待轮询。2-LJZ98O-GW-C集中器载波模块方案LJZ980-GW-C集中器电力线载波模块基丁力合微电子1280子载波OFDM电力线载波芯片LNI
9、E2980而优化设计，高性能、低功耗，为智能电网用电信息采集系统提供理想的集中器载波通信模块化解决方案。LJZ980-GW-C集中器电力线载波模块符合国家电网公司及南方电网公司电力用户用电信息采集系统载波通信相关技术规范要求，内i获完整的基丁动态路由技术的自组网通信协议，与力合微电子单相/三相电能表载波模块(LDX980-GW-C/LSX980-GW-C)、采集器载;波模块(LCJ980-GW-C)组成完善的电力用户用电信息采集系统本地载波通信网络，如卜图所示。丽匸信息采集系统Zotrs/cdniazpstn远程网络2.1. 主要技术指标2.1.1. 载波技术指标- 设计标准： 国家电网公司电
10、力用户用电信息采集系统功能规范相关要求 南方电网公司用电信息采集系统载波通信相关技术规范和要求 各网省公司集中器载波通信相关技术规范 DT/L698相关技术规范- 载波芯片：LME2980- 调制方式：1280子载波OFDM- 载波中心频率：352kHz- 最人载波带宽：96kHz- 最高通信速率：信道速率60kbps(QPSK),工频过零发送模式卜平均速率20kbps- 载波最人发送电平：符合DT/L698相关技术规范- 接收灵敏度：W0.2uV#/芮力合微色子GLeaguerMicroelectronics- 网络路由：盲中继动态路由，支持最人中继级数：7级- 双向通信：基于CSMA/CA
11、的真正双向通信，节点自动及主动注册、事件主动上报- 数据接I1及通信协议：DI/T645-1997/2007多功能电能表通信协议2.1.2. 电气性能指标- 电力线接1丨：三相，电压：220V30%,频率：50HZ+5%- 数据、控制及DC供电接II：符合国家电网公司电力用户用电信息采集系统功能规范载波模块相关耍求- 静态功耗：W1W- 动态功耗：符合用电信息采集系统终端载波通信模块相关要求- 工作坏境：相对湿度W95%- 工作温度：40C+70C- 静电放电抗干扰性8KV- 浪涌抗干扰性4KV- 电快速脉冲群抗干扰性4KV- 交流绝缘耐压4KV22载波技术特点LJZ980-GW-C集中器载波
12、模块采用力合微电子1280子载波OFDM电力线载波芯片LME2980。OFDM作为最先进的通信编码及调制技术近年来已成为新一代窄带电力线载波通信(V500kHz)的主流技术。与传统的采用固定单一频点、简单调制方式的载波技术相比较，OFDM将工作带宽通常划分成数百甚至数千个相互正交的子载波，数据经过FEC编码、交织等处理后在频域映射到所有子载波上，然后再变换到时域上同时发送。在接收端，所接收到的时域信号首先变换到频域，通过频域解调、解交织、解码等处理恢复数据。正是由T-OFDM这些独特的信号处理技术，使其在恶劣信道坏境卜的通信及数据传输应用中展现了一系列的优势。这包扌舌：- 针对频率选择性信道的
13、固有的自适应能力。电力线载波信道的这种频率选择性特性主要体现在不可预测的窄带干扰，以及与频率有关的负载及负载的变化引起的频率选择性衰落。由丁这些深度衰落或干扰随时间及地点具有极人的随机性，因而成为传统的固定单一频点调制技术难以解决的问题。而OFDM数据信息分散在数最众多的子载波上，加上强有力的FEC编码及交织，当个别子载波由丁深度衰落或干扰出现错误时，整个数据帧仍然可能被正确接收。- 冲击性噪声环境卜的鲁棒性。该特点也是因为OFDM采用数最众多的子载波同时传输数据信息，以及强有力的FEC编码及交织技术。- 较高的频谱利用率。与传统的单载波调制或扩频调制相比，可以使用有限的带宽实现较高的数据速率
14、。本模块方案工作带宽为96kHz,带宽内OFDM子载波数最为240,QPSK模式卜载波信道比特率约为60kbps,50Hz工频过零点发送模式卜的平均数据速率约为20kbps(QPSK模式，用户数据速率)。在模块设计上，由于LME2980芯片貝有较高的集成度，除了OFDM物理层信号收发及MAC/MCU处理器外，芯片还集成了模拟前端，使得外I科元器件人人减少，从而使模块方案具有较好的可批量生产性、可靠性及成本优势。23网络路由及通信协议LJZ980-GW-C载波模块内嵌完整的网络路由及通信协议，与力合微电子电表终端载波模块或采集器终端载波模块共同组成用电信息采集系统本地载:波通信网络,通过动态路由
15、及自组网技术实现集中器与载波终端Z间的双向通信，支持DT/L645多功能电能表应用数据的透明传输。力合微电子动态路由自组网通信协议技术基丁盲中继算法，集中器不需要建立及维护一个复杂的路由表，而是在通信的瞬间根据当时的信道坏境进行最佳的路由中继。这种路由中继技术能更好地适应载波信道的变化。这是因为,集中器所维护的路由表需要较长时间进行更新,而电力线载波信道在一天内的不同时段会发生很人的变化，这个时段能通的点在另一时段可能不通。而集中器路由表更新往往不能快速跟踪这种变化，从而导致路由表无法反映最佳的中继路由。基于盲中继的自组网技术避免了这一问题。此外,LJZ980-GW-C通信协议充分利用LNIE2980载波侦听功能并采用有效的碰撞回避技术(CSMA/CA),真正实现双向通信、终端主动注册、以及主动事件上报。因此，终端上电后会主动向集中器注册，而不是等待集中器档案录入后进行轮寻。同样，当事件发生时，终端随时进行主动上报，也不是等待轮询。3.LCJ980-GW-C采集器载波模块方案采集器终端电力线载波模块LCJ980-GW-C基丁力合微电子1280子载波OFDM电力线载波芯片LME2980而优化设计，高
