發(fā)布時(shí)間：2018-05-12 20:33

  本文選題：低壓電力線載波通信 + 正交頻分復(fù)用�。� 參考：《福州大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：電力線載波(Power Line Carrier, PLC)通信是一種以中、低壓配電網(wǎng)作為傳輸媒介實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｋ袁F(xiàn)有的配電網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施,不需任何布線,建設(shè)成本低,而且具有其它任何一種有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法相比擬的覆蓋范圍,在遠(yuǎn)程抄表自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、智能家居等應(yīng)用場(chǎng)合具有特有的優(yōu)勢(shì)。但是低壓電力線作為通信信道時(shí)有其固有的不利特性,具體表現(xiàn)為負(fù)載多、衰減大、時(shí)變以及噪聲干擾復(fù)雜等方面,因此有必要選擇一個(gè)適合此環(huán)境的調(diào)制解調(diào)方式來(lái)保證電力線載波通信的可靠性。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、頻譜利用率高、可以用IFFT/FFT實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)等優(yōu)點(diǎn),因此在電力線載波通信領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。然而,OFDM技術(shù)也存在缺點(diǎn)：對(duì)接收端同步系統(tǒng)性能要求較為苛刻、較高的峰值平均功率比(PAPR)等。本文正是研究基于OFDM的低壓電力線載波通信技術(shù),重點(diǎn)分析了同步技術(shù),設(shè)計(jì)一個(gè)適合在低壓電力線噪聲環(huán)境下傳輸數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)。本文首先針對(duì)國(guó)內(nèi)的電力線噪聲環(huán)境,對(duì)低壓電力線信道的噪聲特性進(jìn)行分析,從系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用、測(cè)試的環(huán)境出發(fā),建立能滿足電力線信道噪聲環(huán)境的噪聲數(shù)學(xué)模型,并分析了電力線信道的傳輸特性,為研究電力線信道對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響提供了理論基礎(chǔ)。接著,本文研究了OFDM通信系統(tǒng),包括信道估計(jì)方法、基本參數(shù)選擇原則等。然后,重點(diǎn)研究了OFDM的核心技術(shù)同步技術(shù),包括以下幾部分：①分析同步對(duì)系統(tǒng)的影響；②研究三種經(jīng)典的基于訓(xùn)練序列的同步算法,分析這三種算法的優(yōu)缺點(diǎn)；③提出一種計(jì)算量小,對(duì)系統(tǒng)硬件要求低的同步算法；④通過(guò)定時(shí)檢測(cè)概率和同步均方誤差分析,驗(yàn)證本文提出的算法性能良好；⑤對(duì)提出算法進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。之后,研究了OFDM系統(tǒng)中降低峰均比的技術(shù),對(duì)比了幾種常見(jiàn)的降低OFDM系統(tǒng)峰均比的方法,研究了一種改進(jìn)的Nyquist脈沖整形的方法來(lái)降低系統(tǒng)的峰均比。最后,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)適合在低壓電力線上通信的完整的OFDM系統(tǒng)方案,其中同步模塊采用本文提出的同步算法。介紹了系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程,使用MATLAB軟件對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了仿真分析,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的誤碼率性能進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了系統(tǒng)的可用性,對(duì)本項(xiàng)目后續(xù)采用DSP和FPGA實(shí)現(xiàn)基于OFDM的低壓電力線通信系統(tǒng)奠定了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:Power Line Carrier, PLC) communication with power line carrier is a kind of communication mode which uses medium and low voltage distribution network as transmission medium to realize data transmission. It takes the existing distribution network as the infrastructure, does not need any wiring, has low construction cost, and has a range of coverage that can not be compared with any other kind of wired network, in remote meter reading automation, distribution network automation, Smart home and other applications have unique advantages. However, the low-voltage power line as a communication channel has its inherent disadvantages, such as more loads, large attenuation, time-varying and complex noise interference, etc. Therefore, it is necessary to select a modulation and demodulation method suitable for this environment to ensure the reliability of power line carrier communication. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has been widely used in power line carrier communication field because of its strong anti-jamming ability, high spectral efficiency and the ability to realize modulation and demodulation with IFFT/FFT. However, OFDM technology also has some disadvantages, such as demanding performance of receiver synchronization system, high peak-to-average power ratio (PAPR) and so on. This paper studies the low voltage power line carrier communication technology based on OFDM, analyzes the synchronization technology, and designs a communication system suitable for transmitting data under the low voltage power line noise environment. In this paper, the noise characteristics of the low voltage power line channel are analyzed in the light of the domestic power line noise environment, and a mathematical model of noise which can satisfy the noise environment of the power line channel is established from the practical application of the system and the testing environment. The transmission characteristics of power line channel are analyzed, which provides a theoretical basis for studying the influence of power line channel on the performance of communication system. Then, this paper studies the OFDM communication system, including channel estimation methods, basic parameter selection principles and so on. Then, the key technology of OFDM synchronization is studied, including the following parts: 1, analyzing the influence of synchronization on the system. Secondly, three classical synchronization algorithms based on training sequence are studied, and the advantages and disadvantages of these three algorithms are analyzed. (3) A synchronization algorithm with low hardware requirement and low computational complexity is proposed. By analyzing the timing detection probability and the synchronous mean square error, it is verified that the proposed algorithm has good performance and further optimizes the proposed algorithm. After that, the techniques of reducing PAPR in OFDM system are studied, several common methods of PAPR reduction in OFDM system are compared, and an improved Nyquist pulse shaping method is studied to reduce the PAPR of the system. Finally, this paper designs a complete OFDM system scheme suitable for communication on low voltage power line, in which the synchronization module adopts the synchronization algorithm proposed in this paper. This paper introduces the design process of each module in the transmitter and receiver of the system, simulates and analyzes each module with MATLAB software, simulates the BER performance of the whole system, and verifies the usability of the system. It lays a theoretical foundation for the implementation of low voltage power line communication system based on OFDM by DSP and FPGA.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN913.6

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本文編號(hào)：1880060