基于BPSK的电力线载波组网通信技术的研究与实现

论文摘要

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。

论文目录

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