電力線MAC/PHY集成收發器INT51X1及其應用

摘要：介紹了美國Inellon公司的電力線MAC/PHY集成收發器INT51X1的功能結構和主要特點，介紹了它的引腳功能，同時以中壓配電網PFDM通信系統的研究開發為例，給出了INT51XI的應用實例。

    關鍵詞：電力線通信；集成收發器；INT51X1；正交頻分復用

電力線通信ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技術是利用配電網中／低壓線路傳輸高速數據、話音、圖象等多媒體業務信號的一種通信技術，目的是通過低壓線路來為用戶提供一種“無新線（Ｎｏ ｎｅｗ ｗｉｒｅ）”的寬帶接入方案；而用中壓線路來為配電網自動化提供一個可靠的數據傳輸平臺。由于該技術的發展前景十分看好，因此，早在２０世紀９０年代初，一些國家即開始在這方面進行研究，但由于技術不成熟，發展速度緩慢。進入２１世紀以來，隨著ＰＬＣ技術的突破，電力線通信技術的發展速度明顯加快?目前正朝著實用化方向發展。

電力線不同于普通的通信線路，它的信道具有時域上不恒定、不可控的特點。因此，必須采取抗干擾、抗阻抗失配、抗多徑衰落的有效技術手段，并需解決好信號沖突問題，才可能用電力線作為傳輸媒質，從而實現高速數據通信。多載波正交頻分復用（ＯＦＤＭ）是解決這些問題的有效方法。該技術利用電力線的高頻頻譜資源，以多個相互正交的載波對數據進行調制，最終將串行數據流變換為并行處理；其調制和解調過程可利用傅立葉變換對ＤＦＴ／ＩＤＦＴ來實現。Ｉｎｔｅｌｌｏｎ公司推出的ＩＮＴ５１Ｘ１芯片是當前最完善的ＯＦＤＭ處理芯片，它符合ＨｏｍｅＰｌｕｇ １．０．１技術標準，傳輸速率最高可達１４Ｍｂｐｓ。而且，它集成有ＵＳＢ １．１、以太網和ＭＩＩ／ＧＰＳＩ接口以及ＡＤＣ、ＤＡＣ和ＡＧＣ控制器，使用比較方便，從而為ＰＬＣ通信裝置的研究開發提供了一款比較理想的解決方案。

１　ＩＮＴ５１Ｘ１的功能結構及主要特性

ＩＮＴ５１Ｘ１是專用于電力線的ＭＡＣ／ＰＨＹ集成收發器，它使用Ｉｎｔｅｌｌｏｎ公司專有的電力數據包（ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔ）正交頻分復用技術，有８４個子載波，采用ＲＯＢＯ／ＤＢＰＳＫ／ＤＱＰＳＫ調制方法；ＩＮＴ５１Ｘ１可根據收發端信噪比來分配子載波，以克服噪聲及多徑衰落的影響；它在低信噪比信道中完成同步不需要導頻。其內部結構如圖１所示，可以看出由Ｉ／Ｏ模塊、ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔ ＭＡＣ模塊、ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔ ＰＨＹ模塊以及ＡＤＣ／ＤＡＣ模塊組成。

在ＩＮＴ５１Ｘ１中，ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔ ＭＡＣ模塊主要完成鏈路層功能，是芯片的核心部分，本模塊包括一個精簡指令集（ＲＩＳＣ）的處理器內核、一個含有ＯＦＤＭ數據處理、加密／解密算法和信道優化算法的程序存貯器（ＲＯＭ），還有一個鏈接序列、數據存貯器（ＲＡＭ）以及兩個直接數據傳送通道（ＤＭＡ）。從用戶發往電力線網絡或從物理層來的所有數據都可在ＭＡＣ模塊中通過一定的算法進行信號處理。ＭＡＣ采用載波偵聽多路存取／沖突避免（ＣＳＭＡ ／ＣＡ）協議來訪問公共的電力線信道，并輔以自動重傳請求ＡＲＱ和電力數據包的優先權機制，從而確保了傳輸的可靠性。而且，由于電力數據包優先等級可靈活設定，因而使得ＩＮＴ５１Ｘ１具有較強的突發段處理能力。而允許電力線上的多幀傳輸則極大地減輕了對網絡收端的要求，并使得網絡吞吐量達到最大，從而保證了最短延遲時間和最優的信號穩定性。此外，ＭＡＣ還具有流量控制功能。ＩＮＴ５１Ｘ１的這些功能可確保在特別惡劣的電力線信道上也能為用戶提供優良的服務品質（ＱｏＳ）。

ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔ ＰＨＹ模塊主要用來實現物理

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