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电力线通信是一种成本节约,应用广泛的通讯方式。利用结构成熟,覆盖范围广阔的电力线网络作为通信媒介,实现家庭楼宇智能化控制,智能电网和宽带网络接入等应用,具有很强的研究和实践价值。 课题的研究目标是设计电力线通信芯片中物理层的接收机,并实现接收机的数字电路。研究内容包括,分析电力线信道的特性;研究正交频分复用技术的理论和基于正交频分复用技术的通信系统结构;研究通信系统中物理层常用的发送和接收技术;定义物理层接收机的功能和结构;设计接收机的数字电路并实现。 现有的电力线通信标准,分析标准中所定义的发送机技术,确定本课题接收机的功能并进行模块的划分;根据所确定的功能模块,研究相关的接收技术,研究技术的数字电路设计和实现的方法和关键点;在理论研究的基础上,对每个模块进行数字电路的设计,详细设计出模块的接口,内部数据流程和工作状态机;将模块整合到一起,完成物理层接收机的整体设计;对数字电路进行寄存器传输级实现,并对设计结果进行仿真,以验证设计目标。 作为电力线芯片项目的一部分,在研究和实现过程中,都是以集成电路设计流程和原则作为指导,尽可能地考虑成本的节约和与系统其他部分的交互,对于重点的模块进行了速度和资源利用方面的优化。在仿真时,也是将接收机部分和芯片的其他部分整合起来进行测试。 最终完成了电力线芯片物理层接收机独立模块和系统的设计,其中根据信号帧的特殊结构,提出了信号同步和时偏估计的创新性方法;对快速傅里叶变换模块进行了重点优化,很大程度上减少了模块资源的占用,同时符合处理速度的要求。 实现物理层接收机数字电路,搭建仿真环境进行仿真,并对重要模块和整个系统的仿真结果进行了分析,仿真结果符合预期设计,完成了课题的研究目标。本课题所设计的数字电路和对于数字电路的实现结果,可以用于电力线通信芯片。