电力线MAC/PHY集成收发器INT51X1及其应用

　　摘要：介绍了美国Inellon公司的电力线MAC/PHY集成收发器INT51X1的功能结构和主要特点，介绍了它的引脚功能，同时以中压配电网PFDM通信系统的研究开发为例，给出了INT51XI的应用实例。
　　关键词：电力线通信；集成收发器；INT51X1；正交频分复用
　　
　　电力线通信ＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技术是利用配电网中／低压线路传输高速数据、话音、图象等多媒体业务信号的一种通信技术，目的是通过低压线路来为用户提供一种“无新线（Ｎｏｎｅｗｗｉｒｅ）”的宽带接入方案；而用中压线路来为配电网自动化提供一个可靠的数据传输平台。由于该技术的发展前景十分看好，因此，早在２０世纪９０年代初，一些国家即开始在这方面进行研究，但由于技术不成熟，发展速度缓慢。进入２１世纪以来，随着ＰＬＣ技术的突破，电力线通信技术的发展速度明显加快?目前正朝着实用化方向发展。
　　
　　电力线不同于普通的通信线路，它的信道具有时域上不恒定、不可控的特点。因此，必须采取抗干扰、抗阻抗失配、抗多径衰落的有效技术手段，并需解决好信号冲突问题，才可能用电力线作为传输媒质，从而实现高速数据通信。多载波正交频分复用（ＯＦＤＭ）是解决这些问题的有效方法。该技术利用电力线的高频频谱资源，以多个相互正交的载波对数据进行调制，最终将串行数据流变换为并行处理；其调制和解调过程可利用傅立叶变换对ＤＦＴ／ＩＤＦＴ来实现。Ｉｎｔｅｌｌｏｎ公司推出的ＩＮＴ５１Ｘ１芯片是当前最完善的ＯＦＤＭ处理芯片，它符合ＨｏｍｅＰｌｕｇ１．０．１技术标准，传输速率最高可达１４Ｍｂｐｓ。而且，它集成有ＵＳＢ１．１、以太网和ＭＩＩ／ＧＰＳＩ接口以及ＡＤＣ、ＤＡＣ和ＡＧＣ控制器，使用比较方便，从而为ＰＬＣ通信装置的研究开发提供了一款比较理想的解决方案。
　　
　　１ＩＮＴ５１Ｘ１的功能结构及主要特性
　　
　　ＩＮＴ５１Ｘ１是专用于电力线的ＭＡＣ／ＰＨＹ集成收发器，它使用Ｉｎｔｅｌｌｏｎ公司专有的电力数据包（ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔ）正交频分复用技术，有８４个子载波，采用ＲＯＢＯ／ＤＢＰＳＫ／ＤＱＰＳＫ调制方法；ＩＮＴ５１Ｘ１可根据收发端信噪比来分配子载波，以克服噪声及多径衰落的影响；它在低信噪比信道中完成同步不需要导频。其内部结构如图１所示，可以看出由Ｉ／Ｏ模块、ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔＭＡＣ模块、ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔＰＨＹ模块以及ＡＤＣ／ＤＡＣ模块组成。
　　
　　在ＩＮＴ５１Ｘ１中，ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔＭＡＣ模块主要完成链路层功能，是芯片的核心部分，本模块包括一个精简指令集（ＲＩＳＣ）的处理器内核、一个含有ＯＦＤＭ数据处理、加密／解密算法和信道优化算法的程序存贮器（ＲＯＭ），还有一个链接序列、数据存贮器（ＲＡＭ）以及两个直接数据传送通道（ＤＭＡ）。从用户发往电力线网络或从物理层来的所有数据都可在ＭＡＣ模块中通过一定的算法进行信号处理。ＭＡＣ采用载波侦听多路存取／冲突避免（ＣＳＭＡ／ＣＡ）协议来访问公共的电力线信道，并辅以自动重传请求ＡＲＱ和电力数据包的优先权机制，从而确保了传输的可靠性。而且，由于电力数据包优先等级可灵活设定，因而使得ＩＮＴ５１Ｘ１具有较强的突发段处理能力。而允许电力线上的多帧传输则极大地减轻了对网络收端的要求，并使得网络吞吐量达到最大，从而保证了最短延迟时间和最优的信号稳定性。此外，ＭＡＣ还具有流量控制功能。ＩＮＴ５１Ｘ１的这些功能可确保在特别恶劣的电力线信道上也能

《电力线MAC/PHY集成收发器INT51X1及其应用》