电力线通信系统中信道编码的FPGA实现

低压电力线通信是指利用现有的低压电力线网络进行语音及数据业务的一项新技术，而信道编码是不可或缺的重要组成部分。文章详细介绍了电力线通信系统中信道编码方案的FPGA实现，包括卷积码编码、交织、解交织，Viterbi译码的实现。并给出了实测的性能，讨论了FPGA具体实现的问题。     

基于FPGA/Nios-Ⅱ的矩阵运算硬件加速器设计

针对复杂算法中矩阵运算量大,计算复杂,耗时多,制约算法在线计算性能的问题,从硬件实现角度,研究基于FPGA/Nios-Ⅱ的矩阵运算硬件加速器设计,实现矩阵并行计算。首先根据矩阵运算的算法分析,设计了矩阵并行计算的硬件实现结构,并在Modelsim中进行功能模块的仿真,然后将功能模块集成一个自定制组件,并通过Avalon总线与NiosⅡ主处理器通信,作为硬件加速器。最后在FPGA芯片中构建SoPC系统,并在Altera DE3开发板中进行矩阵实时计算测试。测试结果验证了基于FPGA/Nios-Ⅱ矩阵运算硬件加速器的正确性、可行性以及较高的计算性能。     

一种基于改进VPGA优化Elman神经网络的电力线通信数据处理算法

为了提高宽带电力线通信系统的通信质量,基于宽带电力线通信系统的基本原理,构建了宽带电力线通信系统的仿真模型。以广东云浮某小区用户电表的实际采集数据作为原始数据,在500 m的四径信道模型下,分别引入了BP神经网络和Elman神经网络进行了通信质量的仿真测试。针对神经网络算法普遍存在的抗噪声性能差的缺点,提出一种基于改进VPGA优化的Elman神经网络用于电力线通信系统解映射模块的数据处理,并进行了仿真测试。实验结果表明,该算法不占用宝贵的频谱资源且实现方便,并且除去信号被噪声淹没等极端恶劣的信道环境以外,均可以显著提高宽带电力线通信系统的通信质量,降低误码率。     

基于OFDM的低压电力线通信系统的均衡模块在FPGA上的实现

尽管正交频分复用(OFDM)是一种抗干扰和抗衰落能力都很强的调制技术，但由于信道的特殊性，在基于OFDM的低压电力线通信中仍要使用均衡技术。本文提出了基于OFDM的低压电力线通信系统的均衡模块的系统结构和时域、频域均衡算法，最后又介绍了算法和结构在FPGA上的实现，给出了MAC单元框图，LMS算法框图和粗略的Verilog程序框图以及行为仿真结果。     

Turbo译码器滑动窗的改进及其FPGA设计

针对Turbo译码算法的硬件实现进行了研究,在综合分析目前Turbo译码器硬件实现优缺点的基础上,提出了一种基于FPGA的滑动窗硬件实现算法新结构,对存储、时延、硬件消耗等细节做了一系列优化,并在Xilinx的XC3S1500 FPGA上实现。仿真结果表明,该算法结构在降低时延、保证码性能的基础上减少了硬件消耗。     

LDPC码offset BP-Based译码算法研究与硬件实现

低密度奇偶校验（Low-Density Parity-Check LDPC）码是一种接近Shannon极限的信道编码,在低信噪比的环境下仍能获得优异的误码率性能,目前应经成为编码界的热点研究课题之一。本文在探讨了LDPC码的经典BP（Belief Propagation）译码算法的基础上,通过分析比较,选取一种复杂度较低,性能较好的offset BP—Based译码算法在FPGA上进行实现,验证了LDPC码的优异性能,对于译码算法的硬件实现具有指导意义。     

Markov-Middleton脉冲噪声模型的硬件实现方法

影响宽带电力线载波通信的关键因素之一是随机突发的脉冲噪声。目前的噪声研究大多停留在理论建模上,缺乏标准化的电力线噪声硬件实现方法。文中深入研究Markov-Middleton脉冲噪声模型,分析产生Markov性质的脉冲序列原理,利用System Generator和Xilinx Vivado联合仿真工具,设计出具有随机突发特性的电力线噪声生成系统,并完成该系统的硬件实现。通过对比现场可编程门阵列(FPGA)输出、Middleton Class A模型仿真与实测电力线噪声的统计特性,证明了该硬件实现方法能够生成具有随机突发性和时间相关性的脉冲噪声。通过搭建实验室环境下的电力线载波通信系统,测试不同参数下噪声对通信成功率的影响程度,对比其他的硬件实现方法,验证了所提方法的工程应用价值。     

基于DSP的电力线载波OFDM调制解调器设计

提出一种基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）电力线宽带高速通信系统的实现方案,讨论了OFDM应用于电力线载波通信的原理,探讨了通信系统调制解调部分的硬件实现和软件流程,并对其关键的FFT算法进行了优化。     

低压PLC抄表系统中数据传输装置的研究

设计了一种基于电力线载波通信技术的自动抄表系统．介绍了该系统的整体结构及技术特点,实现了基于PL3105C的数据传输装置的硬件及软件系统,对系统通信性能进行了测试。     

适用于低压电力线通信的BP译码优化方法

为提高低压配网电力线信道中的信息传输效率,提出一种优化BP译码的改进4折线算法。通过变换化简置信传播(belief propagation,BP)算法的校验节点信息更新函数,建立分段线性函数,并设计误差修正表对不同分段区间进行补偿,利用查表方法实现误差修正值,可降低解码实现复杂度。在Middleton A类电力线信道模型下的仿真结果表明,经分段线性函数优化后的译码算法与BP算法的误码率(bit error rate,BER)性能相近,而译码的复杂度却大大降低,有利于算法的软硬件实现,为电力线载波通信提供了一种高性能的信道编码方案。     

可扩展多输入多输出信道高效模拟器研制

针对现有信道模拟器通道规模受限、扩展性差等缺陷,设计实现了一种可扩展的多输入多输出(multiply-input multiply-output, MIMO)信道高效模拟器。 该模拟器采用改进的坐标旋转数字计算(coordinate rotation digital computer, CORDIC)算法,只 需较少硬件资源便可实现大规模多支路的随机信道衰落精确模拟。 基于 MIMO 信道离散化模型提出了一种可扩展的硬件模拟 架构,并结合现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)的并行处理优势,进行硬件实现及实测验证。 针对 3GPP 标准扩展车载 A 信道模型(extended vehicular A model, EVA)静态场景和时变场景的实测结果表明,所研制的 MIMO 信道模拟 器输出时延功率谱和多普勒功率谱等统计特性均与理论值吻合,可用于无线通信设备的方案验证、算法优化和性能分析。     

低压载波通信信道模型的遗传算法多参数辨识

低压载波通信的发展要求有适合于信道仿真性能分析的传输模型。在已有传输模型结构的基础上,以实测数据为样本,将遗传算法应用于低压载波通信信道模型的多参数辨识,实现了较好的多参数辨识效果,为低压载波通信电力网的研究和设计打下了较好的基础。     

基于FPGA的电力线信道实时仿真系统与实现

由于低压电力线网络结构的复杂性和时变性是影响电力线可靠性的关键因素,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的低压电力线信道特性模型.设计了该模型的实时仿真系统,整个系统由4个模块构成,包括输入端预处理、信道模拟、输出端预处理、噪声模块,并用FPGA控制实现.利用FPGA构建电力线信道实时仿真器,满足系统实时性和设计成本...     

一种低压电力线载波通信路由方法

低压电力线载波通信信道常常表现出噪声干扰强、信号衰减大、时变性强,直接影响电力线载波通信的范围,降低电力线载波通信的可靠性.文中通过分析低压电力线网络拓扑结构,提出了一种基于Q学习和改进蚁群系统融合的电力线载波通信路由方法.首先采用Q学习算法对电力线网络进行全局搜索得到各路径上信息素初始值;然后利用蚁群算法正反馈收敛机制以及改进后自适应调整搜索策略得到最优路由.将文中算法与两种蚂蚁系统算法进行仿真对比,结果表明,文中算法能更快地建立起网络中主节点到各从节点的路由,并能根据通信信道的变化动态的维护路由,具有很强的抗毁性和自愈性,提高了低压电力线载波通信的可靠性.     

基于公平因子的宽带电力线OFDM系统跨层资源分配

针对宽带电力线通信OFDM系统的资源优化分配问题,在分析低压宽带电力线通信系统网络结构的基础上,建立资源不足且存在多种实际约束下多业务多用户在多子载波上的资源分配模型,提出一种基于公平因子及用户紧急度的跨层资源分配算法,在保证RT用户最小速率及NRT用户间公平性的同时最大化系统吞吐量。典型电力线信道环境下的仿真结果表明,算法在满足资源分配模型优化目标下性能更优。     

基于SoC FPGA硬件并行化计算的配电网电压控制技术

随着主动配电网以及物联网技术的发展,无功设备的接入呈现复杂化和边缘化的趋势,电压无功控制的计算也向边缘计算发展。然而由于算力受限,边缘节点纯软件式的计算所需时间较长,无法满足控制实时性的要求。针对此问题,本文提出一种基于SoC FPGA硬件并行化计算的配电网电压控制策略。首先设计了基于SoC FPGA的软硬件计算框架,在此基础上对配电网电压无功优化模型与遗传算法求解方法做了适用于FPGA的针对性改进,最后分模块设计了FPGA硬件求解结构。通过两个算例场景验证可知,相比于边缘节点纯软件式的求解方式,本方法的平均求解效率分别提升了2.41倍和2.15倍,可有效提升电压无功控制的实时性。     

基于SOPC的硬件直线插补控制器设计

以数控系统步进电动机双轴驱动的二维直线插补算法为基础,提出基于 SOPC 技术的硬件直线插补器的实现方案.插补器采用串口通信方式,数据经过计算模块和插补模块处理后输出所需频率的脉冲,脉冲输入功率放大器控制步进电动机.同时,基于 FPGA 为硬件开发平台,简化了系统硬件结构.     

一种低复杂度的电力线OFDM峰均比降低方法

正交频分复用系统较高的峰均比大大限制了其在宽带电力线通信中的应用.为取得合适的峰均比,文章提出一种低复杂度的改进算法,将分组预判决与压扩技术相结合来降低峰均比的值,并给出了系统的实现方法,在建立的电力线信道模型基础上,对其进行了仿真.仿真结果表明,该算法能够改善信号的峰均比,减小误码率且计算复杂度低,有效地提高了电力线...