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1、电力线载波DSSS的ASIC研究与设计TECHN0L0GYFORUM技术论坛电力线载波DSSS的ASIC研究与设计DesignandStudyofASIConCommunicatingofPLCSystemBasedonDSSS程勇罗娟宋春峰西安科技大学电气与控制工程学院(西安710054)摘要:电力线载波通信的特点是采用扩展频谱通信方式,通过FPGA运用ASIC的设计方法,本文论述了扩频通信的原理和实现过程.对于数字电表的SOC具有一定的意义.最后,利用已有的集中器产品,验证了系统.Abstract:AccordingtoattributesofPLC,thepaperresea
2、rchesdesignofthePLCsystemOiltheDSSStheory.ThePLCsystemisdiscussedindemilandtheimplementationofPLCbythehigh-leveldesignmethodisintheFPGA.Fin-ally,theresultmakecontributestothedevelopmentofdigitalpowermeter.ThemostadvancedASICdesigntechniqueisusedinthisresearchanditisdescribedbyVHDL.Finally,thet
3、heoryverifiedontherelativedevices.关键词:电力线抄表系统直接序列扩展频谱m序列.Keywords:PLCsystemDSSSmserial序言数字电表具有计费准确,通信及时的优点,是电力线网络智能化发展的方向之一.根据直接序列扩频(DSSS)原理实现的电力线载波功能的电力线通信系统具有较好的信噪比,可以有效地利用电力线网络资源,同时也对数字电表的SOC(片上系统)设计具有重要的价值.2电力线通信原理电力线通信技术简称PLC,是利用电力线路作为载波传输的通信方式.根据频率搬移,频率分割原理,可将原始信号对载波进行一次或多次调制,搬移到不同的线路传输频
4、带,送到电力线上进行传输.2.1扩频技术扩频技术是一种信息处理传输技术,它利用同传输数据(信息)无关的信号码被传输信号扩展频谱,使之占有远远超过被传送信息所必需的最小带宽.在圃便嚣便表2007年第4期发送端调制后,扩展成宽带信息,接收端采用相关解扩,将宽带信号恢复成窄带信号,而在传输中的干扰信号由于仅经过一次伪随机码调制,其信号被扩展成宽带信号,然后通过窄带滤波技术提取出用户信号.2.2m序列扩频码的自相关函数和功率谱密度m序列作为扩频码时,每一个码元有一定宽度.设二元脉冲序列码元宽度为T,幅度+l和幅度一l的概率各为1/2,所有脉冲幅值相互独立.脉冲波形起始时间为T,T在0一T之
5、间均匀分布.可以得到周期为P的m序列的扩频码的自相关函数为:{当<≤1l一(1当≤疋…【1cP式(1)表明m序列的自相关性是当两组序列的顺序完全一致时,其自相关性表现得最大,而其他的任何相关运算,都远远小于最大值的数值.in序列是一种伪随机序列,根据平稳随机过程理论,其平均功率谱密度为其自相关函数的付氏变换,即:47技术论坛(∞)=.Ic(r)dr(2)R为自相关函数,在一个周期内,即0≤T<~NTc时,m序列的扩频码的功率谱为:GU3=(皇壶)+古∽(3)电力线通信中正是利用了m序列的自相关性很好,从而提高系统的抗噪性能.23伪随机(PN)序列的产生伪随机序列可以表示
6、小m序列,并且由移位寄存器网络产生.该网络由n级串连的双态器件,移位脉冲产生器和异或器组成.图1为4位移位寄存器.图1移位寄存器2.4扩频信号的调制和解调DPSK方式利用前后相邻码元的相对载波相位值表示数字信息的一种方式.因此,选择能消除模糊相位的DPSK作为调制方式,以提高系统抗噪声的能力.解扩相关器采用外差式.外差式相关器即输入输出频率不再相同的一种相关器,这样就避免了泄漏的可能性.本地参考信号是用与发射信号完全相同的办法来产生的,所以当发射机与接收机不同时工作时,则同一个伪码发生器可以担任发射机的调制器和接收机的本地参考信号两项工作.2.5解调方法解扩后的信号解调可以得到基带
7、数字信号,解调器采用科斯塔斯环解调器.直接序列扩频系统接收机中恢复过程是一个相干过程.因为接收机和本地参考信号必须是发送信号的准确估计,还因为相干检测器比别的类型的检测器有优良的特性,所以直接序列扩频系统中使用相干检测器.3系统ASIC设计与仿真根据DSSS模型,设计了图2所示系统ASIC仿真模型的设计,并且由此进行了FPGA版的设计与验证.包括PN码滑动相关器,系统各部分模块电路的协调与同步受系统的逻辑控制电路约束,确保电路工作的48TECHN0L0GYFORUM可
