CEBUS在智能化住宅小区中应用模式分析3

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目前，在国外，特别是北美和欧洲，在此方面的研究和应用已开始进入实用阶段，美国的一些公司还在不断推出有关的芯片和产品，用于信息网、军事、工业和家庭自动化：国内，基于光缆、电缆和双绞线为通讯介质的通讯产品的研究开发的成果和应用已很多，但在此方面的研究和应用还处于起步阶段，有一些网络产品和工业控制产品的研究人员已经注意到此技术的发展和应用价值，我们在这方面的研制已有近两年的时间，将产品用于智能化小区的家庭自动化局部网络，实现了开放式的电力线上的即插即用功能。 2　基于电力线载波扩频的CEBUS通讯技术 扩频通信是将待传送的基带信号（信息数据经通常的数据调制后形成的窄带信号）用扩频序列发生器产生的伪随机编码（线性调频波）做扩频调制，实现频谱扩展后，形成相当带宽的低功率谱密度信号再传输，接收端采用同样的伪随机编码通过相关处理恢复成窄带后再解调数据，恢复出原始信息。不同用户使用各自不同的伪随机编码，可在同一频段、同一时间工作。虽然扩频通信占用了较大的带宽，但是扩频通信可以使用码分多址技术进行扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户不同码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取有用信号。这样平均到每个用户占用的频带来计算，其频带利用率是很高的。扩频通信的基本工作方式有四种：直接序列扩频、跳扩频、跳时扩频和线性调频。 2.1　直接序列扩频（Direct sequency） 就是用伪随机序列直接扩展频谱的系统。此序列的数据位率远高于所传信号的信息带宽，将信号的能量平均分布于整个频带内，在接收端用相同的本地伪随机序列进行解扩。扩频调制可用数字调幅（振幅键控）、数字调频（频率键控）和二相或四相制相移键控。 2.2　跳频扩频（Frequency Hopping） 是用伪随机码来选择信道的。跳频通信有几十甚至上千个频率，由所传信息码与伪随机码的组合进行控制。扩频信号在某一频率通过延续一段时间，来代表数据的一位、几位或是一位的一部分，当信号在某一频率上受到干扰时，信号就可切换到扩频带宽内的其他频率上去，因而大大降低了其受干扰的程度。 2.3　跳时扩频（Time Hopping） 是用伪随机序列控制发送时刻及时间长短的。在时间跳变中，将一个信码的持续时间分成若干时隙，由伪码控制在哪个时隙中发送信码，时隙选择、持续时间的长短也是由伪码控制的。 2.4　线性调频（Chirp） 就是发射的射频脉冲信号在一个周期内，其载频的频率作线性变化。因为其频率在较宽的频带内变化，信号的带宽也被展宽了。由于这种线性调频信号占用的频带宽度远大于信息带宽，所以也是一种扩频调制技术。它利用一系列短促的，可以同步的扫描频率chirps（线性调频波）作为载体，每个线性调频波一般持续100us，它代表了最基本的通信符号时间（UST）。这些chirps覆盖了100kHz～400kHz的频带，并总是以200kHz～400k隘的频率开始，继而以100kHz～200kHz的频率结束。由于chirps信号的线性扫描带宽比信号带宽要大得多，其线性加速度是较高的，而等幅振荡波干扰（Continuous-Wave Jamming） 的频率加速度一般是稳定的，所以只要将滤波器设计成只能通过具有特定角加速度的信号，就可以将CW干扰排除在外。另外，此种线性调频波波形还具有很强的自相关特性，这种模糊逻辑的相关性决定了所有连接在网络上的设备，可以同时识别从网上任意设备发出的这种独特波形，并且不需要在发送和接收设备间进行同步。 利用扩频技术进行载波通讯可有效的提高系统性能，具有很强的抗干扰能力、抗噪声能力、抗多径干扰的能力、抗衰落能力和保密性等。 美国Intellon公司的PL系列产品就是利用上述的chirps（线性调频波）扫描频率进行载波来对信号进行扩频的。发送时，将该线性调频波作为载波来对待传送的基带信号（信息数据窄带信号）进行扩频调制，实现频谱扩展后，形成相当带宽的低功率谱密度信号，通过输出放大器和媒介祸合电路传输到媒介中：在接收时，电力线上频率为l00kHz～400kHz 的模拟信号通过搞合/滤波网络传输到输入滤波器上，接收端采用同样的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息。其产品符合美国电子工业协会（EIA）所制定的消费电子总线标准（CE.BUS），即EIA-600。我们选用Intellon公司的基于电力线通讯部件和接口器件SSCP300/200，开发研制的基于电力线载波扩频的CEBUS通讯收发器是智能小区网络架构中家庭局部网络的一种很好选择。 3　电力线载波扩频通讯技术在智能化住宅小区通讯网络中的应用模式 这里推荐的是基于电力线扩频作为家庭局部网络的智能化住宅小区网络方案，整体网络结构分为三层：Internet接入网、智能化住宅小区住宅外部局域网采用电话线或以太网，在居民住宅内家庭局部网络采用电力线传输。 3.1　住宅里的各种信息传输的部分 这个部分的通信媒介是电力线。选用的核心芯片是Intellon的电力线扩频载波芯片SSC P300，该芯片具有发送和接收两种功能，

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