CEBUS在智能化住宅小區(qū)中應(yīng)用模式的分析

1、CEBUS在智能化住宅小區(qū)中應(yīng)用模式的分析1 2基于電力線載波擴(kuò)頻的CEBUS通訊技術(shù) 擴(kuò)頻通信是將待傳送的基帶信號(信息數(shù)據(jù)經(jīng)通常的數(shù)據(jù)調(diào)制后形成的窄帶信號)用擴(kuò)頻序列發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)編碼(線性調(diào)頻波)做擴(kuò)頻調(diào)制,實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后,形成相當(dāng)帶寬的低功率譜密度信號再傳輸,接收端采用同樣的偽隨機(jī)編碼通過相關(guān)處理恢復(fù)成窄帶后再解調(diào)數(shù)據(jù),恢復(fù)出原始信息.不同用戶使用各自不同的偽隨機(jī)編碼,可在同一頻段、同一時(shí)間工作.雖然擴(kuò)頻通信占用了較大的帶寬,但是擴(kuò)頻通信可以使用碼分多址技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制,充分利用各種不同碼型的擴(kuò)頻碼序列之間優(yōu)良的自相關(guān)性和互相關(guān)特性,在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò),則在分配給不同

2、用戶不同碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號,提取有用信號.這樣平均到每個(gè)用戶占用的頻帶來,其頻帶利用率是很高的.擴(kuò)頻通信的基本工作方式有四種:直接序列擴(kuò)頻、跳擴(kuò)頻、跳時(shí)擴(kuò)頻和線性調(diào)頻.2.1直接序列擴(kuò)頻(Direct sequency)就是用偽隨機(jī)序列直接擴(kuò)展頻譜的系統(tǒng).此序列的數(shù)據(jù)位率遠(yuǎn)高于所傳信號的信息帶寬,將信號的能量平均分布于整個(gè)頻帶內(nèi),在接收端用相同的本地偽隨機(jī)序列進(jìn)行解擴(kuò).擴(kuò)頻調(diào)制可用數(shù)字調(diào)幅(振幅鍵控)、數(shù)字調(diào)頻(頻率鍵控)和二相或四相制相移鍵控. 2.2跳頻擴(kuò)頻(Frequency Hopping) 是用偽隨機(jī)碼來選擇信道的.跳頻通信有幾十甚至上千個(gè)頻率,由所傳信息碼與偽隨機(jī)碼

3、的組合進(jìn)行控制.擴(kuò)頻信號在某一頻率通過延續(xù)一段時(shí)間,來代表數(shù)據(jù)的一位、幾位或是一位的一部分,當(dāng)信號在某一頻率上受到干擾時(shí),信號就可切換到擴(kuò)頻帶寬內(nèi)的其他頻率上去,因而大大降低了其受干擾的程度.2.3跳時(shí)擴(kuò)頻(Time Hopping) 是用偽隨機(jī)序列控制發(fā)送時(shí)刻及時(shí)間長短的.在時(shí)間跳變中,將一個(gè)信碼的持續(xù)時(shí)間分成若干時(shí)隙,由偽碼控制在哪個(gè)時(shí)隙中發(fā)送信碼,時(shí)隙選擇、持續(xù)時(shí)間的長短也是由偽碼控制的.2.4線性調(diào)頻(Chirp) 就是發(fā)射的射頻脈沖信號在一個(gè)周期內(nèi),其載頻的頻率作線性變化.因?yàn)槠漕l率在較寬的頻帶內(nèi)變化,信號的帶寬也被展寬了.由于這種線性調(diào)頻信號占用的頻帶寬度遠(yuǎn)大于信息帶寬,所以也是一

4、種擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù).它利用一系列短促的,可以同步的掃描頻率chirps(線性調(diào)頻波)作為載體,每個(gè)線性調(diào)頻波一般持續(xù)100us,它代表了最基本的通信符號時(shí)間(UST).這些chirps覆蓋了100kHz400kHz的頻帶,并總是以200kHz400k隘的頻率開始,繼而以100kHz200kHz的頻率結(jié)束.由于chirps信號的線性掃描帶寬比信號帶寬要大得多,其線性加速度是較高的,而等幅振蕩波干擾(Continuous-Wave Jamming)的頻率加速度一般是穩(wěn)定的,所以只要將濾波器設(shè)計(jì)成只能通過具有特定角加速度的信號,就可以將CW干擾排除在外.另外,此種線性調(diào)頻波波形還具有很強(qiáng)的自相關(guān)特性,這

5、種模糊邏輯的相關(guān)性決定了所有連接在上的設(shè)備,可以同時(shí)識別從網(wǎng)上任意設(shè)備發(fā)出的這種獨(dú)特波形,并且不需要在發(fā)送和接收設(shè)備間進(jìn)行同步.利用擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行載波通訊可有效的提高系統(tǒng)性能,具有很強(qiáng)的抗干擾能力、抗噪聲能力、抗多徑干擾的能力、抗衰落能力和保密性等.美國Intellon公司的PL系列產(chǎn)品就是利用上述的chirps(線性調(diào)頻波)掃描頻率進(jìn)行載波來對信號進(jìn)行擴(kuò)頻的.發(fā)送時(shí),將該線性調(diào)頻波作為載波來對待傳送的基帶信號(信息數(shù)據(jù)窄帶信號)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制,實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后,形成相當(dāng)帶寬的低功率譜密度信號,通過輸出放大器和媒介禍合電路傳輸?shù)矫浇橹?在接收時(shí),電力線上頻率為l00kHz400kHz的模擬信號通過搞

6、合/濾波網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捷斎霝V波器上,接收端采用同樣的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理,恢復(fù)原始信息.其產(chǎn)品符合美國協(xié)會(EIA)所制定的消費(fèi)電子總線標(biāo)準(zhǔn)(CE.BUS),即EIA-600.我們選用Intellon公司的基于電力線通訊部件和接口器件SSCP300/200,開發(fā)研制的基于電力線載波擴(kuò)頻的CEBUS通訊收發(fā)器是智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中家庭局部網(wǎng)絡(luò)的一種很好選擇.3電力線載波擴(kuò)頻通訊技術(shù)在智能化住宅小區(qū)通訊網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用模式 這里推薦的是基于電力線擴(kuò)頻作為家庭局部網(wǎng)絡(luò)的智能化住宅小區(qū)網(wǎng)絡(luò)方案,整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層:Internet接入網(wǎng)、智能化住宅小區(qū)住宅外部局域網(wǎng)采用電話線或以太網(wǎng),在居民住宅內(nèi)家庭局部網(wǎng)

7、絡(luò)采用電力線傳輸(見下圖）3.1住宅里的各種信息傳輸?shù)牟糠?這個(gè)部分的通信媒介是電力線.選用的核心芯片是Intellon的電力線擴(kuò)頻載波芯片SSC P300,該芯片具有發(fā)送和接收兩種功能,采集器里有SSC P300和相關(guān)的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器,采集器要和收發(fā)器A(或收發(fā)器B)通信,這種通信是兩個(gè)方向的. 3.2收發(fā)器A(或收發(fā)器B)和小區(qū)管理中心的計(jì)算機(jī)通信的部分 如果住宅小區(qū)有以太網(wǎng),則通過收發(fā)器B和管理中心的計(jì)算機(jī)通信,如果網(wǎng)線沒有到戶,則通過收發(fā)器A用電話線和管理中心的計(jì)算機(jī)通信.收發(fā)器A里面有SSC P300芯片以及Modem,SSC P300負(fù)責(zé)和住宅里的各個(gè)采集器通信,Modem負(fù)責(zé)和管理室的計(jì)算機(jī)通信.收發(fā)器B里面有SSC P300芯片以及以太網(wǎng)通信的芯片,以太網(wǎng)通信的芯片負(fù)責(zé)和管理室的計(jì)算機(jī)通信.3.3小區(qū)管理中心的計(jì)算機(jī)和Internet的通信部分 可以采用前面介紹的任意一種方式接人,這樣可以通過辦公室和汽車?yán)锏碾娔X、或手機(jī)上網(wǎng)來訪問管理室的計(jì)算機(jī),并進(jìn)一步控制家里的電器. 這個(gè)系統(tǒng)包含了遠(yuǎn)程抄表子系統(tǒng)、家庭安全防范子系統(tǒng)和家庭自動化子系統(tǒng).小區(qū)管理中心的計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)讀取四表的數(shù)據(jù);發(fā)生火災(zāi)、煤氣泄露、窗口的玻璃被打碎時(shí)會報(bào)警