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1、四川大学 硕士学位论文 基于MSK的电力线数字载波通信系统的设计 姓名：李志豪 申请学位级别：硕士 专业：电力系统及其自动化 指导教师：田远富 20030401 基于M S K 的电力线数字载波 通信系统的设计 电力系统及其自动化专业 研究生李志豪指导老师田远富 V 654 6 52 随着全球网络化进程的加快，信息网络化、控制自动化，已成为各行业提 高效率、实现现代化的紧迫要求，因而利用现有的电力网作为信道，实现数据 传递和信息交换，具有十分广阔的应用前景。电力线载波通信技术采用电力线 作为通信介质，具有充分利用现有资源、易施工、综合成本低、不受环境条件 限制等优点：但电力线具有幅频特性变化剧
2、烈、有效带宽窄、信道特性复杂的 特点，需要采用具有较高综合特性的数字调制技术。同时，随着大规模、超大 规模集成电路技术的不断完善与成熟，数字电路设计的深入发展，利用D S P 、 复杂可编程器件( C P L D ) 构建全数字的应用系统己成为发展趋势。 基于此，本文提出了采用频谱效率高、带外功率滚降快、包络恒定、相位 连续的M S K 作为调制解调技术的载波通信系统，设计了基于高速数字信号处理 器、大规模可编程器件，数字频率合成、软件解调的全数字通信模块，来实现 低压电力线上较为可靠的中低速数据传输。经实测与分析表明，本系统性能优 越、抗干扰能力强、可靠性好、性价比高，可用于配网自动化、自动
3、抄表、工 业控翩等对通信可靠注要求较高的中、低速数据传输场合。 本论文首先对低压电力线信道特性进行分析，建立了相应的信道模型；接 着对设计中采用的聃s K 调制解调技术原理、实现方法及其作为电力线载波通信 调制方案的可行性和优越性做了详细的论证：随后详细介绍了系统构架及主要 模块的软硬件实现，其中硬件设计包括基于D S P V C 5 4 1 6 和A D 9 8 5 1 的调制回路、 A D S 8 0 3 和F I F OI D T 7 2 2 4 5 构成的解调回路、D S P V C 5 4 1 6 和数据终端的R S 2 3 2 4 8 5 接口以及C P L DX C 9 5 1
4、4 4 对系统的时钟、逻辑控制等电路。软件设计主要是D S P 对整个系统工作控制及实现的C 与汇编程序的编写。最后，对该系统进行了调 试和性能分析。 关键词：电力线载波通信M S K D S P C P L D 数字频率合成 I I D e s i g n o fM S K b a s e dP o w e rL i n e D i g i t a lC a r r i e r C o m m u n i c a t i o n S y s t e m E l e c t r i cS y s t e ma n dI t sA u t o m a t i o n P o s t g r a
5、d u a t e L iZ h i h a o S u p e r v i s o r T i a nY u a n f u A l o n g w i t ht h ep a c eo f g l o b a ln e t w o r k i n gq u i c k e n i n g ，i n f o r m a t i o nn e t w o r k i n g a n dc o n t r o la u t o m a t i o nh a v eb e c o m et h ep r e s s i n gr e q u i r e m e n t so f e v e r y
6、i n d u s t r yf o r i m p r o v i n ge f f i c i e n c ya n dr e a l i z i n gm o d e r n i z a t i o n S oi th a sv e r yw i d ea p p l i c a t i o n p r o s p e c tu s i n gp o w e rl i n ea sc h a n n e lt or e a l i z ed a t at r a n s m i s s i o na n di n f o r m a t i o n e x c h a n g i n g
7、 P o w e rl i n e c a r r i e rc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya d o p t sp o w e rl i n e 觞 c o m m u n i c a t i o nm e d i u ma n dp o s s e s s e st h em e r i t so f m a k i n gf u l lu s e0 f r e s o u r c e so n h a n d ，e a s y c o n s t r u c t i o n ，l o w c o m p r e h e n s i
8、 v ec o s t ，b e i n gu n r e s t r i c t e d b y e n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n s B u tp o w e rl i n ei sc h a r a c t e r i s t i co fv i o l e n t c h a n g ei n a m p l i t u d e f r e q u e n c yp e c u l i a r i t y ，n a r r o we f f e c t i v eb a n d ，c o m p l e x c h a n n e l
9、c h a r a c t e r , w h i c hn e e d st O u s i n g m o d u l a t i o n t e c h n o l o g y w i t h h i g h e rc o m p r e h e n s i v e c h a m c t e r i s t i c s A tt h es a m et i m e ，w i t ht h ec o n t i n u o u sp e r f e c t i o na n dm a t u r i t yo f l a r g e s c a l e ，v e r yl a r g e
10、 - s c a l ei n t e g r a t e d c i r c u i t t e c h n o l o g y a n dt h ef u r t h e r d e v e l o p m e n to fd i g i t a lc i r c u i td e s i g n ，u s i n gD S Pa n dC P L D t oe s t a b l i s ha l ld i g i t a l a p p l i c a t i o ns y s t e m h a sb e c o m e d e v e l o p m e n t t r e n d
11、 T h i s p a p e rb r i n g s f o r w a r dt h ei d e ao f u s i n g M S Kw i t h h i g hf r e q u e n c y e f f i c i e n c y ，f a s tp o w e rd e s c e n to u t s i d eb a n d ，c o n s t a n tw r a p ，s u c c e s s i v ep h a s ea s c a r d e rc o m m u n i c a t i o ns y s t e mo fm o d u l a t i
12、 o na n dd e m o d u l a t i o nt e c h n o l o g ya n d d e s i g n s a l ld i g i t a lc o m m u n i c a t i o nm o d u l eb a s e do n D S P ，C P L D ，d i g i t a lf r e q u e n c y s y n t h e s i sa n ds o f t w a r ed e m o d u l a t i o nt oi m p l e m e n tt h er e l i a b l em i d d l e l o
13、 ws p e e d d a t at r a n s m i s s i o n T h ef i e l dt e s t sa n da n a l y s e ss h o wt h a tt h es y s t e mh a se x c e l l e n t n I p e r f o r m a n c e ，s t r o n g a n t i - i n t e r f e r e n c e c a p a b i l i t y ，g o o dr e l i a b i l i t y a n d h i g h p e r f o r m a n c e p
14、r i c e r a t i o ，a n d c a nb eu s e di ns u c hm i d d l e & l o ws p e e dd a t a t r a n s m i s s i o no c c a s i o n sw i t hh i g h e rd e m a n do fc o m m u n i c a t i o nr e l i a b i l i t ys u c ha s D i s t r i b u t i o nA u t o m a t i o n ，A u t o m a t i cM e t e rR e a d i n gS
15、y s t e m ，I n d u s t r yC o n t r 0 1 T h i sp a p e rf i r s ta n a l y z e st h el o w - v o l t a g ep o w e rl i n ec h a n n e lc h a r a c t e ra n d e s t a b l i s h e st h ec o r r e s p o n d i n gc h a n n e lm o d e l T h e ni n t r o d u c e sp r i n c i p l e so fM S K t e c h n i q
16、u e ，m e t h o d so fi m p l e m e n t a t i o na n dt h ef e a s i b i l i t ya n ds u p e r i o r i t yo ft a k i n g M S K t e c h n i q u ef o rt h em o d u l a t i o np l a no fp o w e rl i n ec a r r i e rc o m m u n i c a t i o ni n d e t a i l s S u b s e q u e n t l y t h e s y s t e m a r c h i t e c t u r ea n dt h eh a r d w a r e & s o f t w a r e i m p l e m e n t a t i o ni n c l u d i n gm o d u l a t i o nl o o pb a s e do nD S P V C 5 4 1 6 A D 9 8 5 1 d
