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低压电力线数据传输系统的设计与实现

作　者: 庞姣
导　师: 王兰勋；王德胜
学　校: 河北大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 低压电力线通信 可靠性 直接序列扩频 卷积码
分类号: TM73
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


利用电力线作为通信媒介具有很高的经济性、广泛性和实用性。与传统有线信道相比,低压电力线信道的时变特性和强干扰特性使之在数据通信时误码率较大、可靠性不高。因此,以低压电力线作为媒介进行数据传输时,提高其传输的可靠性对低压电力线载波通信有重要意义。低压电力线通信特有的信道特征和不同的调制方式以及编译码算法共同决定了具体信道上的误码率。扩频通信是能够工作在低信噪比条件下的通信方式,差错控制编码能够提高数字信号传输的可靠性,针对低压电力线信道所具有的时变性和强干扰性,本文采用了差错控制编码与扩频通信的联合方式,提高了系统的抗干扰能力;扩频通信不能解决载波信号由于阻抗不匹配而引起的信号跌落,为了解决这一问题,在设计硬件电路时,发射电路的输出级采用了互补输出电路,提高了系统的带负载能力。利用MATLAB对系统进行仿真分析比较,设计出了误码率较低的采用卷积编译码的直接序列扩频通信系统。基于仿真分析所提出的总体设计方案,本设计采用了性价比较高的带扩频通信模块的载波芯片PL3106,并完成了低压电力线数据传输系统的软硬件设计和系统的调试。运行结果显示,本系统提高了系统传输的可靠性,可以工作在低信噪比下,得到较低的误码率。此系统可以应用在实时性要求不高,对可靠性要求较高的低压电力线数据传输系统中。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 引言  10-16
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 电力线载波通信环境  11-12
    1.2.1 阻抗特性分析  11
    1.2.2 噪声分析  11-12
    1.2.3 信道衰减分析  12
  1.3 低压电力线常用通信方式  12-14
  1.4 课题的研究工作  14-16
第2章 扩展频谱通信系统与差错控制  16-23
  2.1 扩展频谱通信  16-18
    2.1.1 扩展频谱通信的基本原理  16-17
    2.1.2 扩频系统的基本类型  17-18
  2.2 直接序列的扩频通信系统的调制方式  18-19
  2.3 直序扩频通信系统的特征  19-20
  2.4 扩频序列的同步  20-21
  2.5 差错控制编译码  21-22
  2.6 本章小结  22-23
第3章 直接序列扩频通信系统误码率的仿真分析  23-36
  3.1 直接序列扩频通信系统工作原理  23-24
  3.2 直接序列扩频通信系统的组成及仿真  24-26
    3.2.1 直接序列扩频通信的系统  24-25
    3.2.2 直接序列扩频通信系统的仿真  25-26
  3.3 差错控制编码与直接序列扩频联合通信系统  26-34
    3.3.1 汉明码编译码直接序列扩频通信系统的仿真  27-30
    3.3.2 卷积码编译码直接序列扩频通信系统的仿真  30-34
  3.4 仿真分析  34
  3.5 本章小结  34-36
第4章 低压电力线数据传输系统的硬件设计  36-46
  4.1 本设计的总体方案及芯片选择  36-37
  4.2 PL3106 芯片介绍  37-38
  4.3 载波发射电路  38-42
    4.3.1 载波为方波时发射电路  38-41
    4.3.2 载波为正弦波时发射电路  41-42
  4.4 信号耦合电路  42-43
  4.5 载波接收电路  43-44
  4.7 下载接口电路  44-45
  4.8 制作PCB板  45
  4.9 本章小结  45-46
第5章 低压电力线数据传输系统的软件设计  46-60
  5.1 载波通信资源简介  46-51
    5.1.1 载波通信寄存器简介  46-48
    5.1.2 看门狗寄存器简介  48-49
    5.1.3 程序控制部分功能  49-51
  5.2 载波通信协议  51-55
  5.3 载波通信的工作步骤  55-58
  5.5 在线编程与下载工具  58-59
  5.6 本章小结  59-60
第6章 实验结果及设计的应用  60-64
  6.1 系统测试  60
    6.1.1 主要性能指标  60
    6.1.2 测试条件  60
  6.2 系统测试方法  60-61
  6.3 系统测试的波形和结果  61-63
    6.3.1 硬件电路的发送和接收的波形  61-62
    6.3.2 系统传输的误码率  62-63
  6.4 本设计的应用  63
  6.5 本章小结  63-64
第7章 总结  64-66
  7.1 本课题主要研究成果  64
  7.2 下阶段的工作  64-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
攻读硕士学位期间发表论文情况  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的调度、管理、通信
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