【摘要】：低壓電力線通信(Low-voltage Power Line Communication)是指以低壓(220/380V)配電線路為通信介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。電力線載波通信技術(shù)可以利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò),不需要額外線路鋪設(shè),省去了其他通信方式的布線過程,應(yīng)用前景十分廣闊。但是電力線主要功能是輸電,而不是通信,所以網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜,信道環(huán)境非常惡劣,目前電力線通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果不理想。因此,需要根據(jù)我國(guó)電力線信道特性,設(shè)計(jì)一套適合我國(guó)電力線環(huán)境的載波通信系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)可靠的電力線通信。本文通過對(duì)常用的電力線通信技術(shù)的性能和實(shí)現(xiàn)成本進(jìn)行深入研究,并結(jié)合我國(guó)復(fù)雜的電力線信道環(huán)境,決定采用新穎的雙偽碼擴(kuò)頻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)低壓電力線載波通信。本文的研究重點(diǎn)主要包括：雙偽碼擴(kuò)頻技術(shù)的調(diào)制解調(diào)原理、雙偽碼的碼型選擇、改進(jìn)的數(shù)字匹配濾波器、自適應(yīng)門限算法以及同步算法的優(yōu)化等。本文對(duì)雙偽碼擴(kuò)頻技術(shù)的解調(diào)方法進(jìn)行了深入研究,得出采用相關(guān)器的正交接收機(jī)在PN碼較短的情況下解調(diào)性能要優(yōu)于包絡(luò)檢波器；針對(duì)傳統(tǒng)雙偽碼數(shù)量有限,性能不佳的問題,提出了一種改進(jìn)的m序列對(duì)作為雙偽碼；為了實(shí)現(xiàn)高效快速的PN碼捕獲,本文將正交采樣技術(shù)與并行匹配濾波器相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的匹配濾波器；為了適應(yīng)時(shí)變信道環(huán)境中信號(hào)衰減和噪聲干擾的動(dòng)態(tài)變化,在保證虛警概率一定的前提下使得檢測(cè)概率最大,本系統(tǒng)應(yīng)用信號(hào)估計(jì)的相關(guān)理論來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)門限同步檢測(cè),提高通信系統(tǒng)的解擴(kuò)性能；為了減少計(jì)算復(fù)雜度,在硬件實(shí)現(xiàn)過程中采用迭代算法,使同步計(jì)算量得到優(yōu)化,降低了系統(tǒng)硬件成本。本文在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了一個(gè)采用上述關(guān)鍵技術(shù)的LPLC雙偽碼擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真模型,然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和性能分析,驗(yàn)證了系統(tǒng)方案的可行性。在此基礎(chǔ)上采用dsPIC33FJ256GP710芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)收發(fā)兩端的主要算法,并設(shè)計(jì)了功率放大、耦合、諧振等外圍電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)片外信號(hào)的處理。最后,在不同測(cè)試環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,所搭建的LPLC雙偽碼擴(kuò)頻通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)可靠通信。
[Abstract]:Low voltage power line communication (Low-voltage Power Line Communication) is a communication technology which uses low voltage (220 / 380V) distribution line as communication medium. Power line carrier communication technology can make use of the existing power network and does not need to lay extra lines, thus eliminating the routing process of other communication modes, so the application prospect is very broad. But the main function of power line is transmission, not communication, so the network is complex, the channel environment is very bad, the actual application effect of power line communication technology is not ideal. Therefore, it is necessary to design a carrier communication system suitable for China's power line environment according to the characteristics of power line channel in China to realize reliable power line communication. In this paper, the performance and implementation cost of the commonly used power line communication technology is deeply studied, and combined with the complex power line channel environment in China, it is decided to adopt a novel dual pseudo code spread spectrum technology to realize the low voltage power line carrier communication. The emphasis of this paper is mainly on the modulation and demodulation principle of dual pseudo code spread spectrum technology, the code type selection of double pseudo code, the improved digital matched filter, the adaptive threshold algorithm and the optimization of synchronization algorithm, etc. In this paper, the demodulation method of dual pseudo code spread spectrum technology is deeply studied, and the demodulation performance of orthogonal receiver with correlator is better than that of envelope detector when PN code is short. In order to realize efficient and fast PN code acquisition, an improved m sequence pair is proposed, which combines orthogonal sampling technique with parallel matched filter to design an improved matched filter. In order to adapt to the dynamic changes of signal attenuation and noise interference in time-varying channel environment, the detection probability is maximized under the premise of constant false alarm probability. The system applies the theory of signal estimation to realize adaptive threshold synchronous detection. In order to reduce the computational complexity, the iterative algorithm is used in the hardware implementation, which optimizes the synchronous computation and reduces the hardware cost. In this paper, a simulation model of LPLC dual pseudo code spread spectrum system using the above key technologies is built in Matlab/Simulink environment. Then the simulation and performance analysis of the system is carried out to verify the feasibility of the system scheme. On this basis, the dsPIC33FJ256GP710 chip is used to realize the main algorithms of both ends of the system, and the peripheral circuits, such as power amplifier, coupling, resonance and so on, are designed to process the off-chip signal. Finally, the system is tested in different test environments. The test results show that the LPLC dual pseudo code spread spectrum communication system can realize reliable communication.
【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)】：TN914.42

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本文編號(hào)：2243830