高速电力线载波信道分析模块的设计与实现
2021年电子技术应用第6期
郝伟琦，王贤辉，李 铮，肖德勇，陈奎熹
北京智芯微电子科技有限公司，北京102200
摘要：高速电力线载波信道噪声环境复杂，而现有设备难以对载波信道噪声采集和测量分析。为此，提出了一种高速电力线载波信道分析模块，可实现现场噪声高精度样本采集、信道衰减特性测试等功能，并且可在实验室测试环境中进行噪声回放，实现现场环境的真实模拟。首先介绍了分析模块的硬件架构组成，描述了FPGA逻辑电路的状态机设计及嵌入式软件设计方案，最后对研制的样机进行了测试，结果表明信道分析模块能够满足设计要求的所有功能，解决了高速电力线载波通信芯片对抗噪声技术研究和现场运维测试的难题。
中图分类号：TN919.5
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201119
中文引用格式：郝伟琦，王贤辉，李铮，等. 高速电力线载波信道分析模块的设计与实现[J].电子技术应用，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.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201119
中文引用格式：郝伟琦，王贤辉，李铮，等. 高速电力线载波信道分析模块的设计与实现[J].电子技术应用，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
电力线载波通信(Power Line Communication，PLC)是一种使用电力线作为物理通信介质的通信方式。利用电力线等媒体传输数据信息，可以降低运营成本、减少构建新的通信网络的支出[1]。而相比窄带载波，高速载波具有速率高、抗干扰能力强等优点，可以应用于用电信息采集、智慧能源等多场景，作为解决“最后一公里”问题的有效传输模式，是组成电网信息物理系统的基础底层网络构件[2]。但与传统通信介质相比，电力线上各类电力负载的接入及其接入的变化就造成了复杂多变的电力线信道特性[3-4]，影响电力线信道通信质量的特性有线路阻抗、噪声等[5]，其中噪声是影响低压电力线载波通信质量的重要因素[6]。
当前载波通信领域正在研究各种抗噪声方法以提高抗噪声干扰能力[7]。传统抗噪声研究的一般流程为现场采集，实验室仿真，最后进行现场测试。该方式在实验室难以还原现场复杂的噪声环境，而在现场验证费时费力，覆盖噪声场景有限，难以应对大规模高速电力线载波现场调试运维需求。
为此，本文提出了一种高速电力线载波信道分析模块，可实现噪声采集、噪声分析、数据存储、信道测试等功能，并且可在实验室模拟真实现场环境。本信道分析模块基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)和模拟前端(Analog Front End，AFE)芯片实现，成本相对较低，便于携带，解决了高速电力线载波通信中噪声研究和现场运维测试的难题。
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作者信息：
郝伟琦，王贤辉，李 铮，肖德勇，陈奎熹
(北京智芯微电子科技有限公司，北京102200)
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