基于蓝牙的无线电力调制解调器的研究

论文摘要

本论文重点研究电力通信系统中的无线电力调制解调器设计方案和实现方法。在简要分析电力线通信技术的基础上,论文对电力线通信(PLC)系统的信道特性和调制技术进行了深入研究。建立了低压电力线信道的多径信道模型,并选择正交频分复用(OFDM)作为调制技术,利用PLC系统的仿真模型,通过Matlab仿真手段,对OFDM技术在低压电力线多径信道中的性能进行了仿真研究,验证了技术体制的可行性。在PLC系统的设计中,综合考虑技术要求与开发成本,选择美国Intellon公司的专用PLC通信芯片INT5500作为主接入芯片,选择蓝牙技术作为无线接入方式,给出了无线电力调制解调器的总体设计方案,并对技术实现中的关键问题和难点进行了重点分析与研究。论文针对以电力线作为传输媒介的实际情况,采用从220v交流电力线接口部分耦合降压处理的方式,直接为系统供电,省去了外接电源。论文采取了“电磁耦合”和“阻容耦合”结合的“复合耦合技术”,保证了电路设计的耦合要求。论文还有针对性地研究了基于Homeplug1.0协议的电力通信网络,通过对网络通信标准和相关技术指标的分析,给出了无线电力调制解调器的协议栈模型,实现了蓝牙网络与电力网络之间的通信。论文完成了无线电力调制解调器样机的研制,并进行了现场应用测试。测试结果表明:无线电力调制解调器可实现数据终端无线接入电力网络,并满足电力网络实现数据通信的相关技术要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 国内外研究现状
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 论文主要研究内容与结构安排
• 2 电力线通信技术
• 2.1 电力线通信技术简介
• 2.2 电力线通信技术指标
• 2.3 电力线通信协议
• 2.3.1 物理层协议
• 2.3.2 MAC 层协议
• 2.4 电力线通信技术的电磁兼容标准
• 3 低压电力线通信信道的特性与模型
• 3.1 电力线传输信道特性
• 3.1.1 衰耗特性
• 3.1.2 阻抗特性
• 3.1.3 电力线噪声分析及解决方法
• 3.2 电力线信道模型与仿真分析
• 3.2.1 电力线信道模型
• 3.2.2 仿真结果分析
• 4 电力线通信调制技术的选择
• 4.1 适用于电力线通信的调制技术
• 4.2 OFDM 技术及应用
• 4.2.1 OFDM 的调制与解调
• 4.2.2 OFDM 技术的实现
• 4.2.3 OFDM 在电力线通信的应用
• 4.3 性能仿真
• 5 无线电力调制解调器的设计实现
• 5.1 无线通信技术的选择
• 5.2 主要芯片选取与性能
• 5.3 系统整体设计分析
• 5.4 硬件设计
• 5.4.1 电力调制解调模块
• 5.4.2 以太网控制模块
• 5.4.3 电源模块
• 5.4.4 耦合模块
• 5.4.5 蓝牙无线收发模块
• 5.4.6 系统的PCB 设计及实现
• 5.5 软件设计
• 5.5.1 协议模型分析
• 5.5.2 系统软件流程图
• 5.6 无线电力MODEM 通信系统的测试
• 5.6.1 系统测试前准备
• 5.6.2 系统性能测试
• 6 总结与未来工作
• 6.1 主要完成的工作
• 6.2 后继工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. INT5500 引脚结构图
• C. 蓝牙无线电力MODEM 电路原理图
• D. 蓝牙无线电力MODEM PCB 图