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基于BPSK的电力线载波组网通信技术的研究与实现

作　者: 孙嘉宁
导　师: 王翥
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 电力线载波 传输特性 比特误码率 动态路由
分类号: TN913.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


电力线通信(Power Line Communication,简称PLC)技术是指利用低压电力线作为信号的传输媒介,实现数据传递和信息交换的一种通信技术。由于低压电力网覆盖范围广,不需要重新布线,因此PLC技术具有很大的经济效益和应用前景。随着科学技术的发展,PLC技术也逐渐成为了研究热点,目前国内主要将其应用在远程电力抄表、路灯控制和楼宇自动化控制等领域。本文以城市路灯控制作为应用背景,在充分分析国内外PLC技术研究现状和发展趋势的基础上,结合国内的应用情况,对低压电力线载波组网通信技术进行了研究与实现。本文首先对低压电力线信道的阻抗、噪声和衰减三大特性作了详细分析,并在此基础上建立了低压电力线信道的基本模型;然后介绍了FSK和BPSK两种调制技术的基本原理,分析了它们的传输误码率情况,并利用软件模拟真实的信道环境,验证了它们的抗干扰性能,最终采用抗干扰能力更强的BPSK调制技术;接着又对组网技术进行了初步研究,尝试仿真了基于动态规划的路由算法。最后设计实现了系统的硬件与软件平台,并在实际应用环境中测试了系统的通信效果。本文的重点在于调制方式的分析与选择,以及系统设计与实现。实际的系统测试结果表明,本文设计的低压电力线载波通信系统具有较强的抗干扰能力,可以实现组网通信功能,具有一定的实用价值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 本课题国内外研究现状与分析  10-14
    1.2.1 国外的研究现状与分析  10-12
    1.2.2 国内的研究现状与分析  12-14
  1.3 本课题的研究内容  14-15
第2章 电力线信道与载波调制技术分析  15-33
  2.1 低压电力线信道特性分析与建模  15-20
    2.1.1 输入阻抗特性  15-17
    2.1.2 噪声干扰特性  17-18
    2.1.3 信号衰减特性  18-19
    2.1.4 低压电力线信道模型  19-20
  2.2 载波调制技术分析  20-32
    2.2.1 FSK 和BPSK 调制技术原理  21-22
    2.2.2 FSK 和BPSK 传输误码率分析  22-25
    2.2.3 FSK 和BPSK 抗干扰仿真实验  25-30
    2.2.4 实验结果与分析  30-32
  2.3 本章小结  32-33
第3章 电力线载波通信动态组网技术  33-43
  3.1 电力线载波组网通信网络结构分析  33-36
    3.1.1 电力线载波通信物理网络结构  33-35
    3.1.2 电力线载波通信逻辑拓扑模型  35-36
  3.2 电力线载波组网通信相关问题分析  36-38
    3.2.1 电力线载波组网通信系统的特点分析  36-37
    3.2.2 动态路由与传统组网方法的对比分析  37
    3.2.3 动态路由算法的组网要求分析  37-38
  3.3 基于动态规划的电力线载波通信路由算法  38-42
    3.3.1 动态规划算法简介  38-40
    3.3.2 动态规划算法的仿真计算  40-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章 系统硬件与软件平台实现  43-57
  4.1 集中器的硬件整体设计  43-45
    4.1.1 电力线载波通信模块  43-44
    4.1.2 ARM 通信模块  44-45
  4.2 载波模块核心电路具体设计  45-51
    4.2.1 电源转换电路  45-46
    4.2.2 载波发送电路  46-48
    4.2.3 载波接收电路  48-49
    4.2.4 载波耦合电路  49
    4.2.5 过零检测电路  49-50
    4.2.6 印刷电路板设计  50-51
  4.3 动态路由算法的软件实现  51-56
    4.3.1 电力线载波组网通信实现过程  51-52
    4.3.2 电力线载波信号防冲突机制  52-53
    4.3.3 集中器组网软件程序设计  53-54
    4.3.4 终端节点组网程序设计  54-55
    4.3.5 动态路由组网的维护措施  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第5章 系统测试  57-63
  5.1 载波发送电路测试  57-60
  5.2 组网通信测试  60-62
  5.3 结果与分析  62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 有线通信、通信线路工程 > 载波通信
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