基于ofdm电力线载波通信系统设计毕业论文设计

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1、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的电力线载波通信标准G3-PLC的基本参数，前导等进行设计，并进行电力线信道特性分析，并对基于OFDM的PLC系统进行设计，利用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进行简单介绍，并对整个系统进行设计，包括MCU设计、发射机设计和接收机设计。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，能满足基本的设计要求。关键词：电力线通信；电力线载波通信系统设计；FPGA实现TheDesignofPowerLineCommunicationSystembasedonOFDMandI

2、tsFPGAImPlementationAbstract:ThispaperanalyzedthestandardG3-powerlinecarrier-currentcommunicationbasedonOFDMbasicparameterofthePLC,theframestructure,leadingtocarryonthedesign,andanalysisofpowerlinechannelcharacteristics,andtodesignaPLCsystembasedonOFDM,usingFPGAdeviceandmicrocomputerbasedonOFDMl

3、owvoltagepowerlinecarriercommunicationsystem,forabriefintroductiontotheFPGA,andcarriesonthedesignofthewholesystem,includingMCUdesign,designoftransmitterandreceiverdesign.Throughexperimentsprovethatthissystemcanrealizethesteadyworkoflow-voltagedistributiononline,cansatisfythebasicdesignrequiremen

4、ts.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，主要应用于110kV以上的高压远距离输电线路上，工作频率在150kHz以下[1]。随着通信技术的不断发展，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。同时也需要更为细微的设备系统被应用，低压电力线载波通信系统是当前使用比较广泛的一种系统，其必须采用一种非常有效可靠的调制方式来应对比较恶劣的信道

5、环境。正交频分复用（OFDM）技术是一种有效的能克服电力线通道多径传输和频率选择性，具有高效的频谱利用率[2]。因此OFDM技术也就成为当前使用比较普遍的技术。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，从而设计出一个能够在国内低压配电网可靠稳定运行的OFDM电力线载波通信系统。2基于OFDM的PLC系统的原理及协议处理2.1电力线信道特性的分析PLC即可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)的简称，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向

6、用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程[3]。当前使用比较多的电力线信道特性特性主要有输入阻抗特性、衰减特性、噪声特性等特性，通过这些特性的应用可以达到相应的效果，从而减少在实际应用中的误差。2.2OFDM技术的合理性OFDM技术是一种多载波的调制方式，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。但是大量学者[5-7]将其应用于不同低压电网的现场试验，也说明了OFDM技术可以应用于PLC网络，也具有良好的前途。本研究中将OFDM技术应用于电力线载波通信系统，这个研究也是通过多年的学

7、者的研究证实是可以的方案，因此在本文中将OFDM技术应用电力线载波通信系统的设计中也是比较成熟的技术。2.3基于OFDM的电力线通信协议G3-PLCG3-PLC协议是由MaximIntegratedProducts(美信公司)和法国电力公用事业公司ERDF共同开发[8]，并于2009年发布的一种共同协议。G3-PLC协议也是基于OFDM技术达成的协议，电力线通信的频带范围5-149kHz内。具体见图1G3-PLC协议物理层结构框图。该结构图的设