CEBus電力線通信模塊在智能小區(qū)中的應(yīng)用

1、    CEBus電力線通信模塊在智能小區(qū)中的應(yīng)用摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte電力線通信(PowerLine Communication，PLC)是指建

2、立在電力輸送網(wǎng)基礎(chǔ)上的、實(shí)現(xiàn)電力通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間以及與其他通信網(wǎng)絡(luò)之間通信的系統(tǒng)1。近幾年，與電信網(wǎng)及有線電視網(wǎng)相比，電力線通信網(wǎng)以其資源廣闊、與家庭結(jié)合緊密等優(yōu)勢日益引起人們的關(guān)注，并得到快速發(fā)展。PLC的應(yīng)用已不限于簡單的點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸，歐美一些國家正研究其在智能化小區(qū)及接入網(wǎng)方面的應(yīng)用，這是信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和信息家電出現(xiàn)的必然趨勢。專用通訊模塊的設(shè)計(jì)決定了這些功能是否能高質(zhì)量、低成本地實(shí)現(xiàn)，以及系統(tǒng)的安全性能和電力線高壓危險的防護(hù)。1基于Chirps的擴(kuò)頻載波通訊技術(shù)和CEBus協(xié)議1.1基于Chirps的擴(kuò)頻載波技術(shù)對電力線這一強(qiáng)背景噪聲的信道，數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N有效手段就是擴(kuò)頻(Spr

3、ead Spectrum，SS)技術(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)就是用偽隨機(jī)碼將載有信息數(shù)據(jù)的基帶信號的頻譜進(jìn)行擴(kuò)展，形成寬帶低功率譜密度的信號來發(fā)送。這樣，在接收端使用恰當(dāng)?shù)氖侄尉涂梢詫⑿盘柼崛〕鰜恚瑥亩鴾p少噪聲對信號的影響，保證了電力線網(wǎng)絡(luò)上的可靠通信。如圖1所示，寬帶線性調(diào)頻利用一組掃描頻率作為載體，信號占用的頻帶寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息帶寬，可獲得很大的擴(kuò)頻增益。該掃描頻率是一系列短促的、可自同步的連續(xù)脈沖，又稱作“chirps”，每個chirps一般持續(xù)100s，他代表了最基本的單位通信符號時間(UST)。他可通過不同的UST組合來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，其最大速率為10 kb/s。按照CEBus標(biāo)準(zhǔn)，這些信號頻率覆蓋

4、了100400 kHz的帶寬。在Intellon公司的SSCP300芯片中，掃描總是以200 kHz的頻率開始和結(jié)束，也就是說：400 kHz和100 kHz的頻率總是在每一個chirps的中間，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是便于進(jìn)行掃描信號的諧波抑制，并使數(shù)據(jù)傳輸中位與位之間的過渡變得比較平滑2。另外，此種chirps波形具有很強(qiáng)的獨(dú)立性。1.2CEBus協(xié)議簡介CEBus是專門為家用電子產(chǎn)品通訊而制定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，又稱作FLA600協(xié)議3。美國電子工業(yè)協(xié)會(Electronicw Industry Association,EIA)聯(lián)合其他廠商，在1989年制定出一套家庭自動化控制規(guī)格的初步草案并在1992年

5、發(fā)布，命名為CEBus(Consumer Electronic Bus)，目標(biāo)是建立一個針對家用電子產(chǎn)品的開放性協(xié)議；開發(fā)一套通用的、廉價的、與制造廠家無關(guān)的通訊方法；允許用戶以很小的代價實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中加入新的家電產(chǎn)品；減少家用電子產(chǎn)品設(shè)備功能的冗余。1997年，CEBus的EIA600正式成為美國ANSI標(biāo)準(zhǔn)。如圖2所示，CEBus采用簡化的OSI模型，分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。物理層使用7種不同媒介，包括電力線、雙絞線、同軸電纜等，可以滿足不同應(yīng)用場合需要。CEBus的網(wǎng)絡(luò)完全面向報(bào)文分組(packet)，使用載波偵聽多路訪問和沖突檢測協(xié)議(CSMA)。采用“公共應(yīng)用語言”(C

6、ommon Application Language，CAL)，設(shè)備之間可以互相訪問，從而知道一個設(shè)備所有的資源，工作狀態(tài)，并可控制該設(shè)備。1.3SSCP300電力線網(wǎng)絡(luò)接口控制器簡介Intellon公司的SSCP300電力線網(wǎng)絡(luò)接口控制器是一種與CEBus總線兼容、高度集成的電力線網(wǎng)絡(luò)信號收發(fā)控制器。他利用傳輸穩(wěn)定可靠、通信保密程度高的擴(kuò)頻載波技術(shù)，通過CRC校驗(yàn)，來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的安全傳遞。SSCP300提供了數(shù)據(jù)鏈接層(DLL)的控制邏輯，符合EIA600標(biāo) 準(zhǔn)的通道訪問及通信服務(wù)，基于chirps的擴(kuò)頻載波技術(shù)的電力線信號收發(fā)器，信號調(diào)整電路以及同數(shù)據(jù)處理及控制部分聯(lián)接的SPI(SerialPeripheralInterface)接口電路。2基于擴(kuò)頻載波技術(shù)的CEBus通訊模塊的典型應(yīng)用2.1硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用這種基于擴(kuò)頻載波技術(shù)的CEBus通訊芯片SSCP300組成的通訊模塊如圖3所示。通訊模塊由3部分構(gòu)成：第1部分為微控制器，用于P300的通信及執(zhí)行特殊工作；第2部分為P300，他提供數(shù)據(jù)鏈路功能和物理層的協(xié)議服務(wù)；第3部分為電力線模擬功能，