高速電力線載波信道分析模塊的設計與實現
2021年電子技術應用第6期
郝偉琦，王賢輝，李 錚，肖德勇，陳奎熹
北京智芯微電子科技有限公司，北京102200
摘要： 高速電力線載波信道噪聲環境復雜，而現有設備難以對載波信道噪聲采集和測量分析。為此，提出了一種高速電力線載波信道分析模塊，可實現現場噪聲高精度樣本采集、信道衰減特性測試等功能，并且可在實驗室測試環境中進行噪聲回放，實現現場環境的真實模擬。首先介紹了分析模塊的硬件架構組成，描述了FPGA邏輯電路的狀態機設計及嵌入式軟件設計方案，最后對研制的樣機進行了測試，結果表明信道分析模塊能夠滿足設計要求的所有功能，解決了高速電力線載波通信芯片對抗噪聲技術研究和現場運維測試的難題。
中圖分類號： TN919.5
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201119
中文引用格式： 郝偉琦，王賢輝，李錚，等. 高速電力線載波信道分析模塊的設計與實現[J].電子技術應用，2021，47(6)：100-104，109.
英文引用格式： Hao Weiqi，Wang Xianhui，Li Zheng，et al. Design and implementation of a HPLC channel analysis module[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(6)：100-104，109.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201119
中文引用格式： 郝偉琦，王賢輝，李錚，等. 高速電力線載波信道分析模塊的設計與實現[J].電子技術應用，2021，47(6)：100-104，109.
英文引用格式： Hao Weiqi，Wang Xianhui，Li Zheng，et al. Design and implementation of a HPLC channel analysis module[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(6)：100-104，109.
Design and implementation of a HPLC channel analysis module
Hao Weiqi，Wang Xianhui，Li Zheng，Xiao Deyong，Chen Kuixi
Beijing Smart Chip Microelectronic Co.，Ltd.，Beijing 102200，China
Abstract： The noise environment of HPLC channel is complex, but the existing equipment is difficult to collect and analyze the channel noise. Therefore, this paper proposes a HPLC channel analysis module, which can realize the functions of high-precision sample collection, channel attenuation characteristic test, etc., and can play back the noise in the laboratory test environment to realize the real simulation of the field environment. Firstly, the hardware architecture of the analysis module is introduced, the state machine design of FPGA logic circuit and embedded software design are described . Finally, the prototype is tested. The results show that the channel analysis module can meet all the functions of the design requirements, and solve the problems of HPLC communication chip anti noise research and field maintenance test.
Key words : HPLC；channel noise；high speed signal acquisition；FPGA
0 引言
電力線載波通信(Power Line Communication，PLC)是一種使用電力線作為物理通信介質的通信方式。利用電力線等媒體傳輸數據信息，可以降低運營成本、減少構建新的通信網絡的支出[1]。而相比窄帶載波，高速載波具有速率高、抗干擾能力強等優點，可以應用于用電信息采集、智慧能源等多場景，作為解決“最后一公里”問題的有效傳輸模式，是組成電網信息物理系統的基礎底層網絡構件[2]。但與傳統通信介質相比，電力線上各類電力負載的接入及其接入的變化就造成了復雜多變的電力線信道特性[3-4]，影響電力線信道通信質量的特性有線路阻抗、噪聲等[5]，其中噪聲是影響低壓電力線載波通信質量的重要因素[6]。
當前載波通信領域正在研究各種抗噪聲方法以提高抗噪聲干擾能力[7]。傳統抗噪聲研究的一般流程為現場采集，實驗室仿真，最后進行現場測試。該方式在實驗室難以還原現場復雜的噪聲環境，而在現場驗證費時費力，覆蓋噪聲場景有限，難以應對大規模高速電力線載波現場調試運維需求。
為此，本文提出了一種高速電力線載波信道分析模塊，可實現噪聲采集、噪聲分析、數據存儲、信道測試等功能，并且可在實驗室模擬真實現場環境。本信道分析模塊基于現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)和模擬前端(Analog Front End，AFE)芯片實現，成本相對較低，便于攜帶，解決了高速電力線載波通信中噪聲研究和現場運維測試的難題。
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作者信息：
郝偉琦，王賢輝，李 錚，肖德勇，陳奎熹
(北京智芯微電子科技有限公司，北京102200)
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