[发明专利]一种基于OFDM的电力线载波通信芯片

说明书

技术领域

本发明涉及电力线通信技术领域，尤其涉及一种基于OFDM的电力线载波通信芯片。

背景技术

电力载波通信是电力系统特有的数据通信方式，指利用现有电力线，把信号调制在50Hz或者60Hz工频上的技术。电力公司利用现有低压电力线供电网络作为载波电能表数据通讯网络，通过集中器把载波电能表组成数据传输局域网，再通过高压载波电力线形成电力公司的专用计算机网络，实现电力公司与电力用户的信息交互。由于电力公司拥有供电网络这一得天独厚的条件，所以电力载波通讯网络将是“智能电网”建设计划良好的基础选择，具有广阔的市场空间。

电力载波具有组网快、投资少、覆盖范围大、无需二次布线等优点，在遥测、防盗、工业现场控制、楼宇自动化等领域具有广阔的前景。但由于电力线最初不是为了通信而设计的，存在工作环境不稳定、负荷时大时小、线网拓扑结构复杂等固有劣势，造成电力载波噪声干扰强，信道衰减大，信道延时等不利于数据传输的特点，因此相对其他通信传输方式电力载波有着更高的要求。

载波芯片指具有电力载波通信功能的芯片，其基础功能是使得在电力线上的用电器能够实现双向通信，以达到用电器的测量、传感、控制等智能化目标。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：为电力线电能表远程抄表提供一种基于OFDM的电力线载波通信芯片，该芯片使用SOC技术设计，单片集成度高，所需外围电路少，解决现有载波芯片传输速率不高、集成度低的不足。

本发明采取的技术方案为提供一种基于OFDM的电力线载波通信芯片，1)集成了Flash芯片，SRAM芯片，时钟芯片，RISC处理器；2)模拟前端电路，包括解调低通滤波电路，自动增益控制电路，模数转换电路，数模转换电路，调制低通滤波电路及功率放大电路；3)OFDM数字信号处理器；4)控制模块：电源控制器、复位器、时钟发生器、IO控制器，5)系统总线：数据总线和地址总线。

本发明集成了数字信号处理器，数字信号处理器用来发送或者接收数据并对数据进行OFDM调制解调后送微处理器运算。

本发明集成了32位RISC微处理器，微处理器用来控制芯片的工作，包括控制数据的发送和接收，设置芯片的工作频率和输出数据的处理结果。

本发明集成了模数转换和数模转换模块，模数转换模块用于把在电力线上接收到的模拟信号转换成本发明能够识别的数字信号，数模转换模块用于把调制后的数字信号转换成模拟信号以便能够耦合到电力线上。

本发明集成了自动增益控制电路，自动增益控制电路防止信号发生大跃变和尽可能地扩大增益的动态范围。

本发明集成了低通滤波电路，低通滤波电路用于滤除高频噪声。

本发明集成了功率放大电路，功率放大电路用于放大调制后的模拟信号的功率，增强信号传输能力。

作为本发明的进一步改进，OFDM载波的调制中心频率：50K-500Khz，带宽：40-60KHz，载波传输速率：10-100kbps。

作为本发明的进一步改进，OFDM载波允许同时发送接收最大频道数为18，接收灵敏度：≤0.2uV。

作为本发明的进一步改进，在调制模式下，输入数据位数为10位，经过卷积编码、交织编码、QPSK调制、添加导频、降PAPR矩阵变换、傅里叶逆变换、插入循环前后缀，最终输出数据位数为640位。

作为本发明的进一步改进，在解调模式下，输入数据位数为640位，经过符号定时同步、载波频率同步、删除循环前后缀、傅里叶变换、降PAPR逆矩阵变换、移除导频、QPSK解调、信道解交织和Viterbi译码，最终输出数据位数为10位；符号定时同步技术是通过对接收信号进行改进的IFFT运算获得信号IFFT的开窗位置；载波频率同步技术是利用调节模型获得接收信号的频率，实现发送机和接收机的频率同步。

作为本发明的进一步改进，所述Flash芯片为16k Flash。

作为本发明的进一步改进，所述SRAM芯片为4k SRAM。

作为本发明的进一步改进，所述RISC处理器为32位RISC处理器。

本发明的有益效果是：本发明具有极高的集成度，所需外围电路少，提高了载波芯片的传输速率，提高率电路载波通信的性能。

附图说明

结合附图考虑，能够更完整地理解本发明。但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。