基于FPGA的机载电力线载波通信调制解调模块设计

面向复杂机载环境下大量电子设备控制信号和数据信息的传输需求,研究基于机载电力线的载波通信方案和设计实现方法,进行原理开发验证和应用测试;论文研究基于FPGA的机载电力线载波通信系统中调制解调模块设计方法,设计的2FSK调制解调模块包含调制电路、解调电路和控制电路三个部分,给出了每个部分内部具体子模块的设计原理和实现方法,并针对子模块功能分别进行了仿真和实验验证,最终结合所开发的电力线载波通信系统进行通信性能测试,结果表明了本文设计的调制解调模块的正确性,在通信波特率115.2kbps情况下,可实现通信误码率低于10-5。     

配电网馈线自动化有线通信方式的研究

馈线自动化系统采用有线中继通信方式,实现分站和各个FTU的通信,分站和分站之间的通信,分站和主站之间的通信。用四频复用FSK数字调制体制,通过对四个副载波的合理调配,在一条线路上实现多路、多种类型的通信。文中着重分析了通信网中信息传输的基本原理,线路收发器中信息的调制与解调的过程和实现方法。     

基于PLC的TTU通信模块的设计

设计实现了一种基于电力线载波通信技术(PLC)的配电变压器监测终端(TTU)通信模块。模块选用SGS-THOMSON公司的电力线载波芯片ST7538对电力线载波信号进行调制解调。通信模块的主控制器采用高性能处理芯片ARM芯片做为核心单元,对ST7538进行通信控制。此模块的通信格式参照DNP3.0通信规约进行设置,对其软件设计进行了详细介绍。     

基于FPGA的QPSK的定点设计及仿真

数字基带信号有时无法直接传输,需经过载波调制转换成适合的频带信号.而QPSK(Quatemary Phase Shift Keying)是一种线性窄带数字调制技术,被广泛应用于移动通信和卫星通信中,其突出特点是频带利用率高、频谱特性好、抗衰落性能强、可进行非相干解调.采用FPGA器件可以将原来的电路板级产品集成为芯片级产品,从而降低了功耗、提高了可靠性,同时还可以很方便地对设计进行在线修改.通过对QPSK的调制技术进行研究,利用自上而下的模块化设计方法把整个QPSK调制系统分解成串并转换、差分编码、译码、CIC滤波和正交载波调制5个小模块,并用Verilog硬件描述语言在FPGA上设计实现各个模块,实现了数字信号的传输,最后用testbench验证仿真结果.     

基于PLC通信的噪声特性及多载波调制技术研究

基于中压PLC通信的特点,对中压信道噪声特性进行了总结研究,并在Matlah下实现噪声仿真波形;对PLC通信上现有调制解调技术进行比较总结,应用Matlab编程实现了FSK调制解调,并在实现单载波FSK调制解调基础上,实现了多载波FSK调制解调。介绍了采用多载波调制技术实现数字信号传输的基本原理及其优点;从理论上分析总结了中压PLC信道及噪声特性,并结合均衡、编码,小波变换等技术,提出了进一步提高多载波调制系统性能的途径。     

ARC-FSK中程多载波水声通信新技术

海洋水声信道是一种极其复杂多变的时-空-频变参信道。信道通带窄、多途干扰强、衰落严重足水声通信高速可靠传输信息的主要障碍。该文针对中程（10～30km）多载波水声通信系统提出一种非对称升余弦频移键控调制（ARC—FSK）信号。该信号在频率调制的基础上，结合了非对称信号的稳健抗多途特性与相位调制（CPM）信号的高频谱效率，实现了最佳系统性能。理论分析及仿真结果表明：该ARC—FSK信号多释抑制有效，性能稳健，更适合于恶劣水声信道，在中程（10-30km）水下多载波（MC）高速通信中具有良好的应用前景。     

红外光语音通信的研究

红外光语音通信是利用红外光作为载波的一种新型通信方式。红外光语音通信系统包括红外光发射模块和红外光接收模块,通信方式采用模拟通信,该系统采用两对850nm波长红外光发光、接收管作为收发器件,实现了语音信号的定向传输,传输过程中要无明显失真,传输距离可达到8m。系统另外设计了中继转发结点,通信方向垂直改变90度以后,依然可以实现清晰传输。就解决了红外光直线传播的缺点,在一些特殊场合可以通过该设计避开障碍物,实现两个站点之间的自由通信,同时也可以增加传输距离。     

基于自适应同步的混沌调制保密通信

针对基于参数调制的自适应混沌保密通信问题,设计一种自适应混沌响应系统,将信息信号调制到混沌系统的某个参数中,通过构造自适应参数辨识与单个自适应控制器,实现混沌系统的同步与参数估计。在接收端,通过构造非线性滤波器,使信息信号有效恢复,实现保密通信。仿真结果表明,该系统同步性较好,解调信号逼近于信息信号,具有较强的保密性。     

QAM解调及频偏估计联合算法

针对在水声传输环境下,载波频率偏移会导致较大的传输误码率的问题,提出一种能够同时进行载波频率偏移估计以及QAM解调的联合算法。在频域将接收信号样点与标准正弦信号进行最小二乘逼近,通过估计接收信号的频率实现载波频偏估计;同时得到接收信号的幅度和相位,从而得到QAM调制信号的I分量和Q分量系数。仿真证明,该算法降低了QAM调制解调算法的误码率。     

水下高速激光通信系统及组网技术研究

基于蓝绿波段光线在水下传播的光学特性,设计了一种水下高速激光通信系统。系统以STM32F407为微控制器,以AD9660为激光驱动芯片构成光发射机,以光电探测器、信号调理电路、自动增益控制电路、解调电路构成光接收机,支持10/100 M以太网数据通信。驱动信号调制方式采用DPIM(Digital Pulse Interval Modulation)技术,光接收元件使用PIN光电二极管为光接收器,将光信号转换为电信号,经过信号调理,通过解调电路采集解调后的数据,控制单元处理还原初始信号。实验证明,该系统可以实现水下点到点距离50 m、1 Mb/s速率的高速低误码率通信,为水下设备间的数据采集与组网通信提供了一种新的技术方案。     

面向物联网的高速数据交换节点设计方法

针对当前高速数据交换节点设计方法存在功耗高、整体性能低下的问题,提出一种新的面向物联网的高速数据交换节点设计方法.设计了节点所处物联网的拓扑结构,并分析设计了调制模块、码字相加模块和解调模块.令每个和高速数据交换节点的IP模块经输入端口与输出端口和交换节点相连,在各输入端口处设置一个缓冲队列,通过调制模块读取数据,传输至码字加法器模块进行加法运算,将计算结果发送至各个解调模块进行处理后,把数据传输至目的IP模块.通过码分多址技术实现高速数据交换节点的软件设计.实验结果表明,所提方法带宽使用率高、传输速度快、响应能力强.     

一种基于可见光信标的室内定位系统及实现

设计了一种基于LED可见光信标的室内定位系统,具有成本低、功耗低、调制解调算法简单等优点,实验数据表明,使用光学天线可以明显减小误码率并增大可见光通信的传输距离,该室内系统定位最小所需时间为76 ms,当LED信标高度为1 m时,定位精度约为20 cm。     

一种智能无线充电系统设计

针对目前市场上存在的大部分无线充电系统充电效率低、充电电量可控性差等问题,文章设计了一种全新的智能无线充电系统。该系统在电池模块中嵌入电量采集模块、低功耗主控芯片和2.4G通信模块,充电模块中嵌入同样的主控和通信模块。充电模块可通过2.4G无线通信接收电池的实时电压和充电电流等信息,根据内置的智能算法,通过振幅调制载波功率限制,实现自适应动态输出。实验表明,在有效距离内,该系统具有较高的充电效率,具体充电情况可根据电池实时电量信息进行智能控制,有效地预防了电池过充和过放等问题。该智能无线充电系统具有低功耗、转换效率高、能够对充放电智能管理等特点,可广泛应用于智能家居、智能医疗、智能穿戴等领域,具有良好的社会价值和经济价值。     

小动物监测的植入式低功耗无线系统研究

动物模型是药物开发、药效评价、病理研究中常用的方法。植入式无线系统是动物生理参数监测的常用工具。针对小动物监测系统关键问题,植入模块采用模拟电路实现PPM调制,且多路信号分时复用发射模块,减小了植入部分的体积和功耗。体外接收模块采用了ZN414Z无线电接收芯片和C8051F040微处理器,将接收到的信号解调、处理,并通过串口发送到PC端显示。测量得到包含一路心电和一路温度的植入模块功耗仅60μA,在两节RENATA395钮扣电池供电下连续工作时间达78 d。通过模拟心电信号和SD大鼠体外实验表明:该系统可得到稳定的心电信号。小体积使得系统在小动物监测中具有很大优势。     

在线载波检测的电力线缆无线保护系统

采用电力载波通信检测和无线信号传输实现对电力线缆的通断检测。载波模块按照一定间距分布,采用FSK和DSSS的调制传输信号,保证传输信号的抗干扰和传输距离,设计故障检测算法,实现了数据在电力线上分段可靠通信和通断检测。利用ZigBee无线通信模块建立局域网,每个检测点采用接力式轮询检测的方法,通过ZigBee节点发送数据。采用32位的ARM微控制器组成嵌入式无线网关,通过接入GPRS模块将公网数据传送到远程服务器,实现远程管理。     

基于正交频分复用的低轨卫星移动通信同步控制系统设计

低轨卫星移动通信信息存在复用保护间隔,为实现对传输数据信息的精准定位,设计基于正交频分复用的低轨卫星移动通信同步控制系统;设置电源管理模块,初步协调BDG—MF—OS型卫星终端与ZIGBEE无线数据传输模块,将卫星通信信息反馈至网络与显示模块,实现低轨卫星移动通信同步控制系统的硬件设计;建立同步信号模型,通过信号调制解调的方式,完善待处理通信信息的复用保护间隔与循环前缀,实现正交频分复用处理的关键技术研究;分包处理通信数据,借助已知的短报文通信模式,连接同步通信协议,完成低轨卫星移动通信同步控制;与北斗型通信控制系统相比,正交频分复用技术作用下,低轨卫星的移动通信能力得到强化,较好地满足精准定位传输数据信息的实际应用需求.     

嵌入式低压电力线通信风机控制系统设计

低压电力线载波通信利用原有供电线路,免去重新布线之苦,非常适用于诱导通风智能控制系统;设计了基于LPC2132(ARM7)与ST7538的低压电力线载波通信诱导风机控制系统,对系统的主要电路作了设计,包括基于LPC2132与ST7538的控制器电路连接图、电力线载波通信接口、CO检测、烟雾检测等模块电路;讨论了主/从通信过程、风机控制及系统的软件设计;系统主要用于地下停车场、地下商场、大型场馆等需自动通风及防火的场所;该设计方案与传统的总线式通风控制系统相比,具有系统构建简单、成本低、即插即用、抗干扰能力强、调试维护方便等优点,具有一定实用价值。     

基于DDS的无线数据传输系统设计与实现

设计了能够传输英文字母、汉字及图像信息的数字调制-解调无线通信系统,实现了点对点、单点对多点的异步单工通信。发射机由控制器、调制电路、高频功率放大器、天线、显示电路及电源部分组成。发射机采用计算机标准PS/2键盘录入信息,并用拼音输入法实现汉字的录入。接收机由解调电路、数据处理器、显示电路及电源部分组成。整机实现了在30.0MHz低载波频率下的高速数据传输,数据传输速率可设为1.2kb/s、9.6kb/s、57.6kb/s、115.2kb/s。     

一种裕量最大的高速载波比特功率分配算法

在国家电网公司Q/GDW 1379.4-2013技术规范对智能电能表载波通信单元功率消耗的限定要求下,为保障低压远程电力集抄台区本地通信链路的传输速率稳定可靠,给智能用电实时交互平台提供带宽支持,提出了一种裕量最大的高速载波比特功率分配算法。该算法以兼并窄带载波和宽带载波优势的G3-PLC技术为应用对象,使用约束注水法限定各子载波的传输比特数,根据时变的电力信道增益自适应调整比特功率分配方案,并响应通信服务质量QoS对系统误码率和目标传输速率的要求,结合信噪比门限算法对约束注水法进行界定和优化,得到了功率裕量最大化的表达式。仿真结果表明：提出的算法优于低反馈开销算法,能够适应低压电力线信道。在系统目标传输速率为200kbps时,达到了最大裕量值20,极大程度地降低了通信单元调制解调芯片实际的功率消耗。