基于OFDM的高速电力线载波通信系统设计

随着智能电网的提出和推广,基于电力线载波的通信系统因成本低、通信速率高等优点得到了广泛使用.然而电力线载波通信存在频率选择性衰落、多径衰落以及脉冲干扰等不利条件,为了给智能电网提供高速可靠的通信手段,设计了基于正交频分复用的高速电力线载波通信系统,采用粗步捕获+精准同步的两次同步技术.为了消除大动态噪声和干扰对同步绝对门限设定的影响,提出一种窗口滑动方法,在等分窗口内用后一部分的能量与前一部分的能量的比值作为判决变量,消除大动态噪声和干扰的影响.仿真结果表明,在电力线载波环境下,设计的方案能够很好地解决频率选择性问题,同时具有显著的抗脉冲干扰和多径衰落能力.     

电力线载波通信的OFDM编码方案

针对电力线通信存在窄带干扰和载波频率偏移对系统传输性能的影响,提出扩展现有的基于OFDM框架下Reed-Solomon卷积码的窄带电力线通信前向纠错方案,即在OFDM的子载波间引入排列码。经过实验表明,该方案不但提高了系统传输得有效性,而且也提高了传输的可靠性。该成果对推进电力线载波通信的应用,具有重要意义。     

一种高速OFDM电力线通信终端的设计

宽带电力线通信技术(PLC)在家庭网络中具有很好的应用前景。OFDM是在低压电力线上实现高速数据通信的最合适的调制/解调方案。本文介绍了一种以基于OFDM技术的高速PLC物理层芯片SPC-200E为核心的PLC调制/解调器的物理层和MAC层的设计与实现,并给出了该Modem在室内低压PLC实验中的实验结果。     

跳频OFDM低压电力线通信网络优化算法研究

提出一种优化跳频OFDM通信网络性能的新方法,在考虑传输节点位置及空间分布的情况下,分析物理干扰信道下传输中断率的闭式解,并用其表征跳频OFDM低压电力线载波通信网络的传输能力;以中断概率作为系统目标函数,采用穷举搜索和梯度搜索算法联合优化跳频信道数、OFDM调制指数和差错控制编码速率,旨在寻找跳频信道数、调制指数和差错控制编码速率的最佳组合,使得网络传输性能最优。     

基于OFDM的一种电力线载波系统的设计

介绍了一种基于OFDM调制的电力线载波系统的设计,采用MCU＋DSP的方案。LPC2132作为主控中心,负责产生PN序列码,并控制显示屏。TMS320C6701作为OFDM调制的运算核心,完成IFFT和FFT算法。文中设计了配合DSP输出的DA转换,低通滤波以及电力线耦合等电路。用显示屏来显示发送和接收的数据并验证接收数据的对错。     

基于OFDM载波通信技术的数据传输系统

介绍了系统主要芯片的主要功能及其结构特点、系统方案的组成、硬件电路设计等。利用OFDM电力线载波通信技术,以AX11015作为微控制器,选用INT5200作为调制解调器设计了数据信号传输系统,建立了一个性能稳定可靠、传输速率高的数据传输平台。     

多频带OFDM系统的分析和仿真

该文分析和仿真了新一代宽带无线移动通信网络中的多频带OFDM系统。参考超宽带技术的标准,采用MATLAB工具分析和仿真多频带OFDM技术中的子频带,并提出了自适应子频带选择算法。通过仿真和分析,可以看出多频带OFDM系统的信号发射和接收功率都比较低,自适应选择频带来避免信号干扰,提供良好鲁棒干扰与共存性能,抗多径能力强,应用前案广泛。     

基于前导序列的PLC系统定时同步技术研究

电力线建设初期并没有考虑通信的要求,其信道环境恶劣,子载波间的正交性就会遭到破坏,同时在接收端会出现符号定时偏差,引起符号间干扰,因此对OFDM符号的频率偏差和符号偏差进行有效的估计和补偿具有非常重要的意义。根据G3-PLC特有的帧结构,利用其前导序列之间的相关性,采用两重相关检测方法对系统频偏及符号偏差进行了有效的补偿,最后通过Monte Carlo方法对其进行了仿真验证。结果显示,所采用的同步算法可以很好地对系统失步进行补偿,并且算法实现简单,信道适应性强。     

基于Costas环的OFDM载波同步算法

针对目前OFDM载波同步算法复杂度高、极耗FPGA资源的问题,提出一种改进方法:对频偏的捕获,在联合使用9个短前导序列和长前导序列估计算法的基础上,采用鉴频环路的方法来消除算法中的除法和取模运算;对于跟踪部分,在使用导频跟踪频偏的基础上,利用Costas环估计相位和剩余频偏;最后综合捕获和跟踪进行系统仿真,得到频偏估计的精度高,范围大,且系统复杂度大大降低的结果.     

基于HPLC技术的智能电网数据采集系统设计

为了解决智能电网数据采集系统中经常出现的调度失衡、采集装置负荷波动等问题,设计了一种智能电网数据采集系统。该系统基于矢量正交频分复用(VOFDM)的高速电力线载波(HPLC)通信技术,在接收端配备了两个非线性预处理器,具有较好的峰均功率比特性。该系统能够提高非线性预处理器的效率,以解决传输易受到电磁干扰的问题。此外,该系统还应用了自行设计的新型智能电网采集装置,可对电网负荷波动数据进行交、直流检测。试验结果表明,在相同的条件下,峰均功率比阈值最高降低了4.6 dB,通信性能增益显著,大大提高了智能电网数据采集能力。     

基于子带动态划分的电力线OFDM自适应算法研究

针对电力线载波通信中信道的强时变问题,提出了一种基于子带动态划分的电力线OFDM自适应调制算法.算法根据信道的变化状态动态的进行子带划分,并在此基础上根据信噪比门限为各子带实时的选择合适的调制方式,从而减少了因信道时变带来的信令消息负荷.仿真实验结果表明,该算法能较有效解决复杂度高、误码率较大等问题,提高了电力线系统的性能.     

OFDM低压电力线通信系统的符号同步及其FPGA实现

为采用FGPA技术可靠实现基于G3-PLC协议的OFDM电力线通信系统的符号同步,推导了符号同步偏差对G3-PLC系统性能的影响。针对传统符号同步算法存在的算法复杂、FPGA实现困难等缺点,根据G3-PLC系统的帧结构,提出了基于训练序列的新的符号同步算法。仿真结果和FGPA实现效果表明,该算法不仅能够有效地实现G3-PLC系统的符号同步,而且运算量小,硬件资源消耗少。     

中压配电网载波通信调制解调技术研究

针对配电网载波通信的特点,基于传输线理论,对中压电力线信道衰减特性进行了建模,通过计算结果与测量结果的对比验证了该模型的准确性。介绍了正交频分复用的基本原理及优点,分析了其实现过程。对OFDM在电力线信道上的传输特性进行了仿真,进一步研究了在恶劣的信道传输特性下OFDM抗多径衰落能力,为更充分地发挥OFDM在电力线载波通信中的优势提供了参考。     

Improving bit error rate under burst noise in OFDM power line communications

Noise in Power Line Communications is typically impulsive, with impulses being a fraction of the OFDM symbol length. Because of their large duration the impulse can also be called bursts. The short duration of the burst compared with the OFDM symbol length implies that there is a strong correlation between the noise at different carriers, given a determined burst position. The position can be determined using an estimate of the noise after a first demodulation. The high correlation is used to develop demodulators with a reduced bit error rate in comparison with conventional demodulators, so increasing the capacity. The demodulators use a smoothed estimate of the noise signal or a new metric for the distance based on the new correlation matrix. About half of the bit errors can be corrected in this way, corresponding to a 1 dB improvement in Signal Noise Ratio (SNR). How to split the OFDM symbol without increasing the overhead due to the circular prefix is also shown. Noise measurements in power lines are presented. These measurements are used in the simulations.     

动力线载波传感控制网络的权值分簇组网

为提高动力线载波传感控制网络拓扑结构的可靠性和稳定性,讨论并提出一种改进的基于加权的交叠分簇算法。该算法集合节点的节点度、信号衰减强度两种因素计算各个节点的权值。通过比较入簇节点的权值大小,选择退出或者加入簇来对网络进行动态分簇。实验结果表明,该算法减小了网络的路由开销,缩短了组网总时间,提高了负载均衡度,在动力线载波传感控制网络组网上具有一定的有效性。     

煤矿井下低压电力线OFDM通信算法研究

针对传统的基于离散傅里叶变换的OFDM算法应用在井下低压电力线上容易产生较大的ISI和ICI而影响信号正常接收的问题,提出了一种基于小波变换的OFDM通信算法。该算法选用Daubechies小波函数作为正交基,采用MATTAL算法进行小波的重构与分解,并得到信道的输出函数。仿真结果表明,基于小波变换的OFDM算法在低压电力线通信中应用具有减少ISI和ICI的作用,提高了通信质量。     

一种有效的用于低压电力载波通信的技术

电力网由于覆盖广泛,无需重新布线,永久连接,不存在射频电磁污染等优点,使得电力线载波通信(PLC)技术成为近年来研究的热点,本文介绍了FSK、QAM、SSC、OFDM等几种调制技术的基本原理,分析讨论了他们的优缺点,最后给出了一种应用于低压电力载波通信的有效技术-脉冲相位调制技术,分析了其在低压电力线通信中的优越性。     

基于FPGA的OFDM基带软硬件联合验证平台的设计

针对OFDM基带系统的软件仿真和硬件验证,提出并设计了一种基于FPGA的OFDM基带系统软硬件联合验证方案。在该方案中,基带系统由上位机的软件基带部分和FPGA的硬件基带部分组成。两者之间的数据连接由基于以太网的UDP协议实现,从而在验证平台上实现了完整的基带系统。应用实例表明,在所提出的基带系统验证平台中,软件仿真可以运行于实际信道,硬件验证的结果可以得到灵活的实时处理。因此该平台为基带系统的设计提供了从算法研究到硬件实现的统一测试环境,有效提高了设计效率。     

基于电力线载波通信的环境监测与电器控制网络

设计以单片机为核心的室内环境数据采集与电器控制装置,运用现有单相电力线载波调制解调器实现PC机与该装置之间的数据通信,构成基于电力线载波通信的计算机环境监测与电器控制网络,用户可实时监测温湿度等环境数据,以PC机远程控制电器的运行,管理车间、仓库的照明、设备、空调等,在有效控制室内温湿度等的同时节能降耗,可广泛应用于智能车间、智能仓库等领域。     

基于INT5200的低压电力线通信模块设计

本文通过分析低压电力线信道模型,结合美国Intellon公司的电力线MAC/PHY/AFE集成收发器INT5200的主要功能和结构特点,详细阐述了以电力载波芯片INT5200为核心的通信模块设计,实现了数据在低压电力线上的高速传输。