基于OFDM电力线载波通信系统设计.doc

基于OFDM电力线载波通信系统设计及FPGA实现摘要：本文分析研究了基于OFDM电力线载波通信原则G3-PLC基本参数，前导等进行设计，并进行电力线信道特性分析，并对基于OFDMPLC系统进行设计，运用FPGA器件和单片机实现基于OFDM低压电力线载波通信系统，对FPGA进行简朴简介，并对整个系统进行设计，包括MCU设计、发射机设计和接受机设计。该系统通过试验证明可以实现国内低压配电网上稳定工作，能满足基本设计规定。关键词：电力线通信；电力线载波通信系统设计；FPGA实现TheDesignofPowerLineCommunicationSystembasedonOFDMandItsFPGAImPlementationAbstract:ThispaperanalyzedthestandardG3-powerlinecarrier-currentcommunicationbasedonOFDMbasicparameterofthePLC,theframestructure,leadingtocarryonthedesign,andanalysisofpowerlinechannelcharacteristics,andtodesignaPLCsystembasedonOFDM,usingFPGAdeviceandmicrocomputerbasedonOFDMlowvoltagepowerlinecarriercommunicationsystem,forabriefintroductiontotheFPGA,andcarriesonthedesignofthewholesystem,includingMCUdesign,designoftransmitterandreceiverdesign.Throughexperimentsprovethatthissystemcanrealizethesteadyworkoflow-voltagedistributiononline,cansatisfythebasicdesignrequirements.Keywords:Powerlinecommunication;Powerlinecarriercommunicationsystemdesign;TheFPGAimplementation1引言电力线载波通信技术早在20世纪初就可以被应用，重要应用于110kV以上高压远距离输电线路上，工作频率在150kHz如下[1]。伴随通信技术不停发展，逐渐从中压配电网和低压配电网上应用于家庭、小型办公室联网及高速internet接入等小型设备。同步也需要更为细微设备系统被应用，低压电力线载波通信系统是目前使用比较广泛一种系统，其必须采用一种非常有效可靠调制方式来应对比较恶劣信道环境。正交频分复用（OFDM）技术是一种有效能克服电力线通道多径传播和频率选择性，具有高效频谱运用率[2]。因此OFDM技术也就成为目前使用比较普遍技术。本文基于OFDM技术来进行电力线载波通信系统设计，并对PLC系统进行深入研究从而实现FPGA，从而设计出一种可以在国内低压配电网可靠稳定运行OFDM电力线载波通信系统。2基于OFDMPLC系统原理及协议处理2.1电力线信道特性分析PLC即可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)简称，它采用一类可编程存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、次序控制、定期、计数与算术操作等面向顾客指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制多种类型机械或生产过程[3]。目前使用比较多电力线信道特性特性重要有输入阻抗特性、衰减特性、噪声特性等特性，通过这些特性应用可以到达对应效果，从而减少在实际应用中误差。2.2OFDM技术合理性OFDM技术是一种多载波调制方式，可以看做一种调制技术，也可以看做是一种复用技术[4]。此技术已经被数字音视频广播，无线局域网通信，有线电话网等领域应用。不过大量学者[5-7]将其应用于不一样低压电网现场试验，也阐明了OFDM技术可以应用于PLC网络，也具有良好前途。本研究中将OFDM技术应用于电力线载波通信系统，这个研究也是通过数年学者研究证明是可以方案，因此在本文中将OFDM技术应用电力线载波通信系统设计中也是比较成熟技术。2.3基于OFDM电力线通信协议G3-PLCG3-PLC协议是由MaximIntegratedProducts(美信企业)和法国电力公用事业企业ERDF共同开发[8]，并于公布一种共同协议。G3-PLC协议也是基于OFDM技术到达协议，电力线通信频带范围5-149kHz内。详细见图1G3-PLC协议物理层构造框图。该构造图设计能对接受信号自行纠错，排除由于背景噪声和脉冲噪声导致比特丢失状况下丢失信号。并且编码