智能电能计量设备通信接口测试系统设计与实现

分析了电能计量设备通信接口的基本结构和电气特性,提出适用于该类设备RS-485和电力线载波通信接口的测试方法.采用高精度采样及实时数据存储和分析的技术方案,开发了基于FPGA的自动化测试系统.试验结果表明,该系统能够满足电能计量设备通信接口自动化测试的需求,为智能电能表和终端通信接口一致性检测和通信性能评估提供技术手段,为相关通信技术方案选型提供有效依据.     

基于FPGA的频谱分析仪功率触发模块设计

有效的实时功率触发是很多频谱分析工具中缺失的项目,因为传统扫频模式在时域触发事件开始扫描,无法捕捉到触发前发生的事件,不适合完成实时触发。本文提出了一种全数字式的设计,采用XILINX公司的Virtex-5 FPGA搭建功率触发模块,在具有数字采集的系统中能够以数字方式表示和处理信号,并配以大的内存容量,可以捕获触发前及触发后发生的事件,与预设的触发功率进行比较。该设计实现了传统扫频结构难于实现的实时功率触发功能,并通过仿真验证了它的正确性,在实时频谱分析中有重要意义。     

基于ZigBee的无线低压电力数据集抄系统终端设计

研究了符合ZigBee规定的直接序列扩频(DSSS)和偏移正交相移键控(OQPSK)调制的无线低压电力数据集抄系统收发机,重点分析了ZigBee收发机在加性高斯白噪声(AWGN)信道和瑞利信道中的抗噪性能表现.利用Matlab编程工具对直接序列扩频通信收发机系统进行仿真,研究了扩频码片长度与通信系统抗噪性能的关系.仿真结果表明,信噪比为6dB时,32位码长扩频通信系统误码率可以降低到16位码长扩频通信系统的1/23,即使用长扩频码片可以提高无线低压集抄系统的抗噪性能.     

宽带OQPSK信号实时多域测试定时同步技术研究

提出了一种全新的宽带OQPSK信号实时多域分析架构,该架构能够同时实现宽带OQPSK通信信号实时多域联合分析和高精度指标测试。在此基础上,提出并详细讨论了一种面向测试的高精度宽带OQPSK通信信号联合定时同步算法。该算法采用基于多相滤波的任意倍数重采样器和基于最大似然估计（ML）的前馈载波相位和定时误差估计算法,通过对任意码率的被测OQPSK信号连续处理,快速实现高精度符号定时同步。该算法避免了OQPSK解调中载波同步和符号定时同步之间的相互影响和制约。经仿真验证,和传统的基于Lagrange插值的重采样算法相比较,具有更好的频谱抑制性能和更高的变换精度。结合载波相位误差和定时误差联合估计,快速实现了OQPSK信号高精度符号定时同步。     

高阶QAM实时多域测试多模式自适应盲均衡技术研究

提出了一种全新的宽带通信信号实时多域分析通用架构,详细介绍了该架构下信号分析的基本原理。在这种架构的基础上,通过加载不同的算法,不仅能够实现各种宽带通信信号高精度实时宽带频谱分析,而且还能同时实现宽带通信信号时域、调制域等多域联合分析。针对宽带高阶正交幅度调制（QAM）通信信号实时多域分析,详细讨论了面向测试的基于GMMA和DDLMS双模自适应盲均衡算法。系统仿真结果证明：相比GMMA自适应盲均衡算法,双模自适应盲均衡算法收敛速度明显提高,256QAM信号均衡后输出残余码间串扰（ISI）改善提高了10dB;同时通过实验验证,采用20MHz实时分析带宽对码率为6.4MSps的宽带256QAM信号进行实时多域分析,误差矢量幅度（error vectorm agnitude,EVM）测试误差小于2%。     

电力线扩频通信中复合混沌扩频序列研究

面向低压电力线扩频通信,基于Tent混沌序列提出了一种全新的混沌扩频序列复合构建方法。该方法通过对两组独立混沌序列乘积实值序列进行量化,快速构建扩频序列;研究了电力线通信的信道频率响应和噪声特征,并建立了基于该信道特性的电力线扩频通信系统模型。通过将复合混沌扩频序列应用于所建立的电力线扩频通信系统模型,对其性能进行了仿真验证。仿真结果表明：采用复合混沌扩频序列的电力线扩频通信系统在信噪比低于传统扩频序列3 dB的情况下仍能保证相同误码率。     

通信分析仪中实时频率模板触发捕获技术研究

在通信分析仪中,频率模板触发要求系统把数字下变频后的数据能进行实时的FFT变换,把已获得的频谱形状与用户定义的模板在电平两个方向上进行比较,使得可以捕获某个敏感频段内的小信号。本文提出了频率模板触发在Virtex-5内部的实现方法,其内部资源丰富,运算能力强大,并且针对高性能逻辑进行了优化。FFT CORE功能强大,在系统优化下可以实现实时的FFT变换,并通过仿真验证了它的正确性和实时性,具有很好的参考价值。     

高阶QAM实时多域分析联合载波同步算法研究

在宽带通信信号实时多域分析通用架构基础上,针对宽带高阶QAM通信信号实时多域分析,提出了一种面向测试的高精度快速联合载波同步算法.该算法采用基于离散傅里叶变换(DFT)的载波频偏盲估计算法和改进的双模载波同步环路,并引入频谱滑动平均、输出跟踪保持和环路参数自动调节等处理机制, 可在极大频偏条件下快速实现载波相位精确跟踪.研究表明:在实时分析带宽为20 MHz的条件下,采用该算法对码率为6.4 MSps的宽带256QAM信号进行实时多域分析.载波同步的最大频偏捕获范围能够达到±10 MHz;载波频偏盲估计精度较以前算法提高了5倍;载波恢复环路能够在大约1 800个符号周期内锁定,并实现载波相位精确同步.     

M-PSK突发通信测试中DFT内插载波盲估计算法研究

在宽带通信信号实时多域分析通用架构基础上,针对宽带M-PSK突发通信信号实时多域分析中的快速载波同步,提出了一种基于离散傅里叶变换(DFT)插值的载波频偏相偏联合估计算法.该算法根据最大似然估计理论,首先对定时同步后的被测信号进行非线性变换去除调制信息,然后利用DFT变换得到载波频偏相偏粗估计,最后通过线性内插改善估计精度,实现载波频偏和相偏的精确估计.仿真及实验结果表明:通过内插算法处理后,载波估计误差方差更加逼近克拉美-罗(Cramer-Rao bound)界.该算法可在不增加DFT变换点数情况下,提高DFr对频率和相位的分辨力.     

基于FPGA的数字荧光显示系统设计与实现

在现代数字信号处理领域,异常、突发、瞬态信号一直是测量的难题,在传统的信号测量方法中往往采用扫频的方式来检测信号,而这种测量方式最大的缺点在于测量的非实时性,它以一定的步进通过一系列频率段,这样通常会漏掉当前扫描频段之外发生的重要瞬态事件.设计采用了一种全新的信号测量方式-数字荧光显示测量,以FPGA（field programmable gate array）为平台,充分利用FPGA的高速数据处理能力以及现场可编程特性,通过高速的频谱变换将一段时间内的所有频谱信息压缩成一个数据位图矩阵,然后将位图数据配色并显示.通过这些配色后的频谱信息可以很直观地发现在传统测量方法中被漏掉的异常、突发和瞬态信号.