摘要：为了完结使用现有的电力线路完结数据传输，提出使用正交频分复用(OFDM)技能芯片LME2980规划电力载波通讯(PLC)模块。经过剖析电力载波传输信道特性和OFDM调制解调技能基本原理，完结电力载波数据传输模块的规划，完结使用现有的电力线进行数据传输。
关键词：PLC；OFDM；LME2980；数据传输
电力载波通讯技能(PLC)使用现有的电力线经过载波技能进行数据传输的技能。因为低压电力线载波传输信道的搅扰问题是约束低压电力线载波通讯开展和遍及的首要妨碍，而正交频分复用(OFDM)调制技能具有抗搅扰、抗式微才能强的特色，选用正交频分复用(OFDM)调制技能的芯片规划电力载波数据传输模块，能更好的战胜电力线的强搅扰、强衰减等缺点。因此，文中提出一种根据OFDM的电力线载波数据传输模块规划计划，使用现有的电力线完结载波通讯。
1 载波通讯信道特性
使用电力线载波进行数据传输，能够充分发挥电力资源优势，然后推进电力线载波通讯的广泛使用，电力载波的数据传输体系框图如图1所示。
但在电力线上的数据传输，还未抵达令人满意的水平，这在必定程度上约束了电力载波通讯的广泛使用。首要原因有：电力线上的负载接入较多，电器频率特性各不相同，阻抗时变大，很难做到阻抗匹配。电力线上存在高噪声，各种用电设备常常频频开闭，就会给电力线上带来各种噪声搅扰，并且起伏比较大。电力线对载波信号形成高减少。当电力线上负荷很重时，形成对载波信号的高减少。因此，使用电力线载波的方法传输数据时，需求进行以下几方面考虑：
1)较高的频谱使用率，以习惯电力线信道有用带宽窄的特色。
2)较好的功率使用率，能把功率会集在有用的频带中，下降功率丢失。
3)较强的噪声按捺才能，并能在信噪比很低的情况下正常作业。
4)载波频率的选取，尽可能使电力线呈现较高的输入阻抗，减小对载波信号的衰减。
2 OFDM技能
2．1 OFDM介绍
OFDM(正交频分复用)技能实际上是MCM(Multi-Carrier Modulation，多载波调制)的一种。其首要思维是：将信道分红若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号能够经过在接纳端选用相关技能来分隔，这样能够减少子信道之间的彼此搅扰(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的能够当作平整性式微，然后能够消除符号间搅扰。并且因为每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对简略。
2．2 OFDM技能的特色
1)有用下降衰减对通讯质量的影响
低压电力线上遍及存在着频率选择性式微，并且这种衰减还具有时变性。电力线网络中的各种不确定性要素使得网络中常常发生突发性的衰减。OFDM体系将突发性的衰减形成的误码涣散到了各个互不相关的子信道上，然后变为随机性的误码。这样就能够使用编码纠错技能恢复出所传输的信息。
2)抗码间搅扰(ISI)才能强
在电力线信道中，因为存在多径效应，多个信号在不同的途径传输，所以抵达接纳机时会有必守时延，这就形成ISl。OFDM将高速的串行数据切割为Ⅳ个子信号，这样切割后码元的速率下降了Ⅳ倍。周期延伸Ⅳ倍。一起再在码元间参加维护空隙和循环前缀，这样只需数字码元周期大于最大延时时间就能够有用按捺ISI搅扰。
3)频谱使用率高
OFDM答应堆叠的正交子载波作为子信道，而不是传统的使用维护频带分离子信道的方法，提高了频率使用功率。
4)OFDM对频率偏移比较灵敏。因为子信道的频谱彼此掩盖，这就对它们之间的正交性提出了严厉的要求。因为信道的时变性，在传输过程中呈现的信号频谱偏移或发射机与接纳机本地振荡器之间存在的频率误差，都会使OFDM体系子载波之间的正交性遭到损坏，导致载波间搅扰(ICI)。
因此，选用正交频分复用(OFDM)调制技能的芯片规划的电力载波数据传输体系能很好的处理数据传输过程中信号衰减大、码间搅扰严峻、频谱使用率不高的使用难题。
3 电力载波通讯模块的规划
为了规划安稳、牢靠、误码率低的电力载波数据传输模块，本课题选用力合微电子有限公司出产的电力载波芯片LME2980作为模块的中心芯片。LME2980是国内首款OFDM低压电力线载波芯片，针对国内电网环境及低压电力线载波通讯使用需求而优化规划，具有世界抢先的技能及功用。芯片具有以下特色：
1)抗搅扰才能强，对电网信道具有自习惯才能，通讯牢靠、安稳。这首要是因为OFDM选用多个正交子载波(一般数百个乃至上千个)一起传输数据。
2)通讯速率高，因此通讯功率高，实时性强。OFDM典型的通讯速率在几十kbps。
电力载波数据传输模块由LME2980芯片电路，信号耦合和接纳滤波电路，信号扩大滤波电路，过零检测电路和接口电路组成。数据传输模块体系框图如图2所示。
3．1 LME2980电力载波电路
LME2980内置MCU，可运转用户界说的通讯协议及使用软件。一起，LME2980内置模仿接纳前端电路，大动态规模自动增益接纳扩大器等，外围电路简略，使用计划成本低，使用方便。LME2980电力载波电路如图3所示。
3．2 信号扩大滤波电路
信号扩大滤波电路的功用是把从LME2980芯片输出的模仿信号进行扩大，进行简略的滤波后，由信号耦合电路耦合到电缆线上，满意电力线传输的要求。信号扩大滤波电路如图4所示。
3．3 信号耦合和接纳滤波电路
由信号耦合变压器T1和C11组成的高通滤波电路，用于阻隔高电压的工频交流电，F1是12V的TVS管，用于消除来自电力线上的高频高强度搅扰，然后维护内部电路。信号耦合和接纳滤波电路如图5所示。
3．4 过零检测电路
过零检测电路的功用是把工频交流电的过零时间以脉冲的方法奉告载波芯片，然后为分时通讯以及相位判别供给根据。过零检测电路如图6所示。
3．5 接口电路
接口电路的首要作用是为载波模块与外界供给接口，供给电源并树立通讯。接口电路如图7所示。
4 测验
将规划好的电力载波数据传输模块分别安装在电力线的两头，使用串口帮手进行收数据测验(串口的设置为：波特率为115200、开始位为1b、数据位8b、中止位1b和无流操控协议)，模块一发送数据：WHAT IS NAME?模块二接纳后发送：CSUST ZHangLi测验过程中没有乱码和无码发生，体系正常作业，体系测验如图8所示。
5 结束语
文中经过剖析电力载波传输信道特性和OFDM调制解调技能基本原理，选用OFDM低压电力线载波芯片规划电力载波数据传输模块，经过对模块进行测验，模块正常收发传输数据。
使用现有的电力线作为传输前言，经过电力线传输数据，节约一般通讯所需求的数据传输媒体，关于推进电力载波通讯在物联网的使用具有活跃的含义。
