基于PL3200的CDMA擴頻電力線載波通信系統(tǒng)設(shè)計
趙青
1 引言
電力線載波通信是利用現(xiàn)有的電力線路作為介質(zhì)進行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。廣泛用于電力管理系統(tǒng)、工業(yè)自動控制系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)、智能化小區(qū)等領(lǐng)域。利用電力線作為通信媒介,無需另外架設(shè)通信線路,也不占用現(xiàn)有的頻譜資源。但在電力線上進行信號傳輸,信號衰減大、噪聲干擾大,使得電力線載波通信的應(yīng)用受到了限制,必須采用多種技術(shù)措施改善通信質(zhì)量。目前,最有發(fā)展前景的解決方案是采用技術(shù)先進的CDMA擴頻通信技術(shù)。
2 CDMA擴頻通信
CDMA(碼分多址)包含二個基本技術(shù)：一個是碼分技術(shù),另一個是多址技術(shù)。
2.1CDMA中的碼分技術(shù)
碼分技術(shù)的基礎(chǔ)是擴頻技術(shù),其目的是解決強干擾下的通信。由香農(nóng)定理可知,在信號傳輸速率一定的前提下,增加帶寬可以降低對信噪比的要求。擴頻通信正是利用這一原理,用寬帶傳輸技術(shù)來獲得低的信噪比。擴頻通信系統(tǒng)的帶寬比常規(guī)通信系統(tǒng)大幾百倍,在相同信噪比的條件下,擴頻系統(tǒng)具有很強的抗干擾能力。CDMA中最常用的擴頻形式是用一個偽隨機碼序列與窄帶：PSK信號相乘。這樣,有用信號經(jīng)擴頻處理后,頻譜被展寬了。
2.2CDMA中的多址技術(shù)
所謂碼分多址,是指利用擴頻時使用的一組正交(或準正交)的偽隨機碼序列(地址碼)來實現(xiàn)多個信號同時入網(wǎng)接續(xù)的要求。在接收端,利用偽隨機碼的相關(guān)性進行解擴,有用信號被恢復(fù)至窄帶譜。寬帶無用信號與本地偽隨機碼不相關(guān),不能解擴,仍為寬帶譜;窄帶無用信號被本地偽隨機碼擴展成寬帶譜。這樣,只有有用信號才被壓縮、識別和提取出來。
在本系統(tǒng)中,通過采用PL3200型SoC。將CDMA擴頻通信應(yīng)用到電力線載波通信系統(tǒng)。
3 PL3200型單片系統(tǒng)
3.1PL3200的結(jié)構(gòu)
PL3200是福星曉程公司開發(fā)的單芯片系統(tǒng)(SoC)。該系統(tǒng)采用5V單電源供電,內(nèi)嵌8051型增強性高速微處理器及直序擴頻碼分多址載波通信模塊．具有成本低、功能強等特點,能夠高效地應(yīng)用于電力線通信領(lǐng)域。圖1示出PL3200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
PL3200內(nèi)嵌8／16位高性能、低功耗微處理器兼容內(nèi)核ALU,同等主頻情況下,8倍速于標準8051型微處理器．數(shù)據(jù)處理能力強。配置了256B+1KBSRAM(靜態(tài)隨機存儲器)、16KB。E2PROM(電可擦除／可編程存儲器)及3個外部中斷,為用戶提供豐富的嵌入式資源和理想的應(yīng)用開發(fā)平臺。另外,該系統(tǒng)還具有二個全雙工UART(通用異步收發(fā)器),一個可配置為38kHz的紅外通信模式,另一個可配置為RS-485通信模式。
針對智能儀表的應(yīng)用要求,PL3200內(nèi)置高精度電能計量電路、LCD/LED顯示控制／驅(qū)動電路、實時鐘及溫度傳感器。內(nèi)置串行程序存儲器編程接口,支持在系統(tǒng)編程(
