摘要：介紹cdma擴(kuò)頻通信的基本原理、pi~3200型soc的結(jié)構(gòu)及其載波通信功能模塊，提出一種基于p13200的cdma擴(kuò)頻電力線載波通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

    關(guān)鍵詞：cdma擴(kuò)頻通信；pl3200型單片系統(tǒng)；電力線載波通信系統(tǒng)； 設(shè)計(jì)方案

    1 引言

    電力線載波通信是利用現(xiàn)有的電力線路作為介質(zhì)進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。廣泛用于電力管理系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、智能化小區(qū)等領(lǐng)域。利用電力線作為通信媒介，無(wú)需另外架設(shè)通信線路，也不占用現(xiàn)有的頻譜資源。但在電力線上進(jìn)行信號(hào)傳輸，信號(hào)衰減大、噪聲干擾大，使得電力線載波通信的應(yīng)用受到了限制，必須采用多種技術(shù)措施改善通信質(zhì)量。目前，最有發(fā)展前景的解決方案是采用技術(shù)先進(jìn)的cdma擴(kuò)頻通信技術(shù)。

    2 cdma擴(kuò)頻通信

    cdma(碼分多址)包含二個(gè)基本技術(shù)：一個(gè)是碼分技術(shù)，另一個(gè)是多址技術(shù)。

    2.1cdma中的碼分技術(shù)

    碼分技術(shù)的基礎(chǔ)是擴(kuò)頻技術(shù)，其目的是解決強(qiáng)干擾下的通信。由香農(nóng)定理可知，在信號(hào)傳輸速率一定的前提下，增加帶寬可以降低對(duì)信噪比的要求。擴(kuò)頻通信正是利用這一原理，用寬帶傳輸技術(shù)來(lái)獲得低的信噪比。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的帶寬比常規(guī)通信系統(tǒng)大幾百倍，在相同信噪比的條件下，擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。cdma中最常用的擴(kuò)頻形式是用一個(gè)偽隨機(jī)碼序列與窄帶：psk信號(hào)相乘。這樣，有用信號(hào)經(jīng)擴(kuò)頻處理后，頻譜被展寬了。

    2.2cdma中的多址技術(shù)

    所謂碼分多址，是指利用擴(kuò)頻時(shí)使用的一組正交(或準(zhǔn)正交)的偽隨機(jī)碼序列(地址碼)來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)同時(shí)入網(wǎng)接續(xù)的要求。在接收端，利用偽隨機(jī)碼的相關(guān)性進(jìn)行解擴(kuò)，有用信號(hào)被恢復(fù)至窄帶譜。寬帶無(wú)用信號(hào)與本地偽隨機(jī)碼不相關(guān)，不能解擴(kuò)，仍為寬帶譜；窄帶無(wú)用信號(hào)被本地偽隨機(jī)碼擴(kuò)展成寬帶譜。這樣，只有有用信號(hào)才被壓縮、識(shí)別和提取出來(lái)。

    在本系統(tǒng)中，通過(guò)采用pl3200型soc。將cdma擴(kuò)頻通信應(yīng)用到電力線載波通信系統(tǒng)。

    3 pl3200型單片系統(tǒng)

    3.1 pl3200的結(jié)構(gòu)

    pl3200是福星曉程公司開(kāi)發(fā)的單芯片系統(tǒng)(soc)。該系統(tǒng)采用5v單電源供電，內(nèi)嵌8051型增強(qiáng)性高速微處理器及直序擴(kuò)頻碼分多址載波通信模塊．具有成本低、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠高效地應(yīng)用于電力線通信領(lǐng)域。圖1示出pl3200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。

    pl3200內(nèi)嵌8／16位高性能、低功耗微處理器兼容內(nèi)核alu，同等主頻情況下，8倍速于標(biāo)準(zhǔn)8051型微處理器．?dāng)?shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。配置了256b+1kb sram(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)、16kb。e2prom(電可擦除／可編程存儲(chǔ)器)及3個(gè)外部中斷，為用戶提供豐富的嵌入式資源和理想的應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)。另外，該系統(tǒng)還具有二個(gè)全雙工uart(通用異步收發(fā)器)，一個(gè)可配置為38khz的紅外通信模式，另一個(gè)可配置為rs-485通信模式。

    針對(duì)智能儀表的應(yīng)用要求，pl3200內(nèi)置高精度電能計(jì)量電路、lcd/led顯示控制／驅(qū)動(dòng)電路、實(shí)時(shí)鐘及溫度傳感器。內(nèi)置串行程序存儲(chǔ)器編程接口，支持在系統(tǒng)編程(isp)。同時(shí)集成了完善的電壓監(jiān)測(cè)，上電、掉電復(fù)位和看門狗電路，確保工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的可靠性。

    3.2通信模塊的工作原理

    pl3200的載波通信模塊采用直接序列擴(kuò)頻通信方式，采用多地址通信技術(shù)將要發(fā)送的信息用偽隨機(jī)碼序列擴(kuò)展到較寬的頻帶上。pl3200對(duì)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)采用qpsk調(diào)制方式，其載波中心頻率為120khz。由于該系統(tǒng)采用gold／kasami序列，從而實(shí)現(xiàn)了碼分多址，其地址數(shù)目最多可達(dá)40個(gè)，其中有32個(gè)gold序列。8個(gè)kasami序列。

    pl3200在接收端用同樣的偽碼序列來(lái)恢復(fù)信息。接收過(guò)程包括載波信號(hào)的捕獲和同步。捕獲是接收模塊在擴(kuò)頻序列精確同步前搜索接收信號(hào)，使接收信號(hào)的擴(kuò)頻序列與本地?cái)U(kuò)頻序列在相位上進(jìn)入可同步保持的范圍，即二者的相位在一個(gè)擴(kuò)頻序列碼元之內(nèi)。捕獲完成后進(jìn)入跟蹤階段，使本地偽碼能夠自動(dòng)接收到信號(hào)的偽隨機(jī)碼保持精確同步。跟蹤電路采用全數(shù)字基帶延遲鎖定環(huán)。

    pl3200載波通信單元的具體設(shè)定是通過(guò)對(duì)載波通信寄存器