总第４３卷第４８２期２００６年第２期

电测与仪表

Ｉ丑ｅｃｍｃａｌＭｅａｓｕｒｅＩｎｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｎｌｎｌｅｎｔａｔｌｏｎ

Ｖ０ｌ４３Ｆｅｂ

Ｎｏ．４８２２００６

基于ＤＳＰ的电力线载波ｏＦＤＭ调制解调器设计

郭

(上海交通大学

炜

电力电子与电力传动系，上海２００２４０)

Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎ曲的电力线宽带

高速通信系统的实现方案，讨论了ＯＦＤＭ应用于电力线载波通信的原理，探讨了通信系

摘要：提出一种基于ＯＦＤＭ(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ

Ｆ１１ｅｑｕｅｎｃｙ

Ｄｉｖｌｓｌｏｎ

统调制解调部分的硬件实现和软件流程，并对其关键的ＦＦｒ算法进行了优化。

关键词：电力线通信；ＤＳＰ；ＯＦＤＭ；ＦＩ叩

中图分类号：ＴＮｌ６３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１—１３９０(２００６)０２一００３２—０４

ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆ

ＯＦＤＭＭｏｄｅｍｆｏｒ

ＰｏｗｅｒＬｉｎｅ

ＣａｒｒｉｅｒＢ嬲ｅｄ

ｏｎ

ＤＳＰ

ＧＵＯⅥｋｉ

(Ｄｅｐｔ．ｏｆ

ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｎｃａｌＤｒｉＶｅｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ

，

Ｓｈａｎ曲ａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ)

Ａｂｓｔ糟ｃｔ：Ｔｈｌｓｐ印ｅｒ

ｓｙｓｔｅｍ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｐｒｏＶｉｄｅｓ

ａｎｄ

ａ

ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ

ｔｈｅ

ｓｃｈｅｍｅｆｏｒｂａｓｉｃ

ｔｌｌｅｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｌｏｎ

ｏｆＯＦＤＭ

ｉｎｐｏｗｅｒｌｉｎｅ

ｃｏｍ—

ＯＦＤＭ，

ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ

ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ａｌｓｏｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ

ｄｉｓｃｕｓｓｅｓａｎｄ

ｔｌｌｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ

ｏｆｐｏｗｅｒｌｉｎｅ

ｔｌｌｅｏｐｔｉｍｉｚｅｓｔｌｌｅＦＦＴａｌｇｏＩｉｔｌｌｍ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒｈｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＤＳＰ；ＯＦＤＭ；ＦＦＴ

Ｏ

ｏＦＤＭ原理

利用电力线作为信道进行通信，是解决“最后一

子载波上的码率，加长码元的持续时间，加强时延扩展的抵抗力。

在ＯＦＤＭ中，为了提高频带利用率，令各载波上的信号频谱相互重叠，但载波间隔的选择要使这些载波在整个符号周期上正交，即相加于符号周期上的任何两个子载波乘积为零。这样，即使各载波上的信号频谱问存在重叠，也能无失真地复原。当载波问最小间隔等于符号周期倒数的整数倍时，可满足正交性条件。实际上为了实现最大频谱效率，一般取载波间最小间隔等于符号周期的倒数。

ＯＦＤＭ允许各载波间频率互相混叠，采用了基于

公里”问题的一个很好的方法。然而用电力线作为通信信道，存在着高噪声、多径效应和衰落的特点。ＯＦＤＭ技术能够在抗多径干扰、信号衰减的同时保持较高的数据传输速率，在具体实现中还能够利用离散傅立叶变换简化调制解调模块的复杂度，因此它在电力线高速通信系统中的应用有着非常乐观的前景。

ＯＦＤＭ全称为正交频分复用(Ｏｎｌｌｏｇｏｎａｌ

ｑｕｅｎｃｙ

Ｄｉｖｉｓｉｏｎ

Ｆｒｅ—

Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ)，其基本思想是把高速

数据流经过串／并变换，分成几个低比特率的数据流，

经过编码、交织，它们之问具有一定的相关性，然后用这些低速率的数据流调制多个正交的子载波并迭加在一起构成发送信号。每个数据流仅占用带宽的一部分，系统由许多子载波组成。在接收端用同样数量的载波对发送信号进行相干接收，获得低速率信息数据

载波频率正交的ＩＦ兀＂ＦＩ＇调制，直接在基带处理。

１９７１年，Ｗｅｌｎｓｔｅｌｎ和Ｅｂｅｒｔ将ＤＦＴｒ引入到并行传输系统的调制解调部分。应用时去掉了频分复用所需要的子载波振荡器组、解调部分的带通滤波器组，并且可以

利用ＦＷ的专用器件实现全数字化的调制解调过程。

１

后，再通过并／串变换得到原来的高速信号。从而降低

一３２一

ＯＦＤＭ调制解调器的硬件实现

万方数据

总第４３卷第４８２期２００６年第２期

电测与仪表

ＥｌｅｃｔｎｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ６Ｚ

Ｉｎｓｔ兀Ｉｍｅｎｔａｈｏｎ

Ｖｏｌ４３Ｎｏ．４８２

Ｆｅｂ

２００６

１．１．硬件描述

基于ＴＭＳ３２０Ｃ６７１１的ＯＦＤＭ调制解调器的硬件实现如图１所示。ＰＣＩ总线实现ＯＦＤＭ系统和计算机之间的通信。Ｓ５９３３是３２ｂｉｔＰＣＩ控制器。ＦＰＧＡ是系统的控制核心，系统的逻辑控制信号及时钟由ＦＰＧＡ提供。ＤＳＰ部分为系统的核心，完成ＯＦＤＭ的调制与解调。

ＰＣＩ

ＰＣＩＣ∞打ｏⅡ“

ＢＵＳ

Ｓ５９３３

垒

邻也？川

逻辑控制上

图１ＯＦＤＭ调制解调器电路原理图

ＰＣＩ总线是宽度为３２ｂｉｔｓ或６４ｂｉｔｓ的地址数据复用线，支持猝发传输，数据率为１３２Ｍｂｐｓ，可满足高速数据要求。ＰＣＩ总线能自动配置参数，定义配置空间，使设备具备自动配置功能，