摘要：電力線(xiàn)載波通訊是一種低價(jià)方便、并可免除裝設(shè)專(zhuān)用通訊線(xiàn)路的通信技術(shù)，文中介紹了利用Chirps掃描頻率進(jìn)行載波的擴(kuò)頻通訊技術(shù)和CEBUS總線(xiàn)的有關(guān)協(xié)議，給出了由SSC P300芯片構(gòu)成的電力線(xiàn)載波通訊電路在電表自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例。

    關(guān)鍵詞：電力線(xiàn) 載波 擴(kuò)頻通訊 CEBUS SSC P300

利用電力線(xiàn)（PL）進(jìn)行載波通訊可以實(shí)現(xiàn)電表、水表、煤氣表讀數(shù)的遠(yuǎn)程抄收，也可以用于電力負(fù)載管理和盜警、火警的監(jiān)測(cè)。而用交流供電線(xiàn)作為通訊載體的主要困難是交流噪聲對(duì)數(shù)據(jù)的影響以及信號(hào)的衰減。擴(kuò)頻通訊方式因其擴(kuò)頻載波信號(hào)的帶寬通常較大（幾十至幾百kHz），且受干擾的頻率范圍所占比例相對(duì)減小，因此可較好地排除電力線(xiàn)上的隨機(jī)干擾。美國(guó)Intellon公司的SSC P300芯片由于在物理層中采用了獨(dú)特的快速同步擴(kuò)頻技術(shù)，從而可使電力線(xiàn)通信以打包的形式調(diào)制于具有加速度的連續(xù)可變的載波之中，因此具有技術(shù)上的先進(jìn)性。SSC P300芯片按照標(biāo)準(zhǔn)的CEBUS總線(xiàn)協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層設(shè)計(jì)，可以用10kbps的速率進(jìn)行信號(hào)傳輸。

1 擴(kuò)頻載波通訊技術(shù)和CEBUS總線(xiàn)

1.1 基于Chirps掃描頻率的載波技術(shù)

該技術(shù)利用一組掃描頻率作為載體，如圖1所示。該掃描頻率是一系列短促的、可自同步的連續(xù)脈沖，又稱(chēng)作“chirps”，每個(gè)chirps一般持續(xù)100μs，它代表了最基本的單位通信符號(hào)時(shí)間（UST）。它可通過(guò)不同的UST組合來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，其最大速率為10kbps。按照CEBUS標(biāo)準(zhǔn)，這些信號(hào)頻率覆蓋了100～400kHz的帶寬。在Intellon公司的SSC P300芯片中，掃描總是以200kHz的頻率開(kāi)始和結(jié)束，也就是說(shuō)：400kHz和100kHz的頻率總是在每一個(gè)chirps的中間，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是便于進(jìn)行掃描信號(hào)的諧波抑制，并使數(shù)據(jù)傳輸中位與位之間的過(guò)渡變得比較平滑。

從圖1可以看出，chirps信號(hào)的線(xiàn)性?huà)呙鑾挶刃盘?hào)帶寬要大得多，其線(xiàn)性加速度較高并有明顯的極性變化，而電力線(xiàn)上干擾的頻率加速度一般是不穩(wěn)定的，所以只要將接收電路的濾波器設(shè)計(jì)成只能通過(guò)特定加速信號(hào)的濾波電路，就可以有效地抑制干擾。同時(shí)，該芯片利用振幅移位鍵控（ASK）和反相鏈控（PRK）兩種波形調(diào)制方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。因此，其擴(kuò)頻系統(tǒng)具有良好的抗電力線(xiàn)噪聲和抗頻率衰減性能。

    另外，此種chirps波形具有很強(qiáng)的獨(dú)立性，所有連續(xù)在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以同時(shí)識(shí)別從網(wǎng)上任意設(shè)備發(fā)出的這種獨(dú)特波形，而不需要在發(fā)送和接收設(shè)備間進(jìn)行同步。設(shè)備的應(yīng)答是靠設(shè)備址來(lái)區(qū)分的。由于采用了獨(dú)特的擴(kuò)頻技術(shù)并提供了快速同步，因而可利用電力線(xiàn)高速、可靠、實(shí)用地將數(shù)據(jù)以連續(xù)序列的比特傳輸于短幀之中。

1.2 CEBUS總線(xiàn)簡(jiǎn)介

CEBUS總線(xiàn)是專(zhuān)門(mén)為家用消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品通訊而制定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，又稱(chēng)作EIA-600協(xié)議。SSC P300芯片是該協(xié)議兼容的產(chǎn)品，它可以按照開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型提供鏈路功能和物理層的協(xié)議服務(wù)。其中數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)包含對(duì)通訊分組的發(fā)送與接收。對(duì)于發(fā)送的分組，可由字節(jié)向符號(hào)轉(zhuǎn)化，而對(duì)于接收到的分組，則可由符號(hào)向字節(jié)轉(zhuǎn)化。在CEBUS總線(xiàn)中，數(shù)據(jù)是以包的形式進(jìn)行傳遞的，也就是將用戶(hù)的較長(zhǎng)數(shù)據(jù)分成一個(gè)個(gè)較小的數(shù)據(jù)包，這樣就便于將發(fā)送失敗的數(shù)據(jù)進(jìn)行重發(fā)。另外，該協(xié)議提供了可靠的16位CRC校驗(yàn)，因而可進(jìn)行糾錯(cuò)與檢錯(cuò)。系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)包就對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并確定該數(shù)據(jù)是否有效。