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30000字硕士毕业论文低压电线WOFDM关键技术研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:30000字
论点:电力线,系统,调制
论文概述:

本课题研究的目的及意义近年来,随着网络通信技术的发展,人们对宽带通信的要求也越来越高。人们在要求高速可靠的同时,对网络的成本、网络是否便捷实用也提出了更高的要求。利用电力

论文正文:

第一章绪论      1.1本课题研究的目的及意义近年来,随着网络通信技术的发展,人们对宽带通信的要求也越来越高。人们在要求高速可靠的同时,对网络的成本、网络是否便捷实用也提出了更高的要求。利用电力线传输语音、数据,进行数据交换、处理、控制和监测,组成数据通信网、实现信息自动化,不仅可以免去专门铺设通信线路,而且,由于电力线网络覆盖面积之大,是其他网络无法比拟的,这使得通信终端的设置和移动非常方便。因而,低压电力线通信在信息家电、楼宇智能化及宽带接入等应用中受到了极大的关注。目前,电力系统对低压电力载波系统的需求极其旺盛,这种需求来源于电力系统管理的变化。如今,原先的电力部己经分为3大电网公司,分别是国家电网公司(华北),南方电网公司(华南)、西北电网公司(西北),各个电网公司下面还管辖多个省的电力公司,省电力公司下面管辖着各个市电力局。从电力部、局到电网公司、电力公司的体制变化,使电力企业的效益最大化成为各电力部门的头等大事。同时,信息化已经成为这个时代的特点,电力企业生产信息MIS系统、营业MIS系统,用配电GIS系统、调度自动化系统均是各电力公司每年要重点投入的现代化系统川。       电力系统信息化要求电力系统配用电信息基础数据的及时获取,然而,大量的营业MIS所需要的基础数据即电表数据,如今却主要通过人工抄表完成,通过现代化的手段及时进行抄表成为当务之急。通过电力载波技术进行电力抄表及电力系统电流、电压等生产信息的监测无疑是最便捷的事情。然而,最初的电力线只是为了实现电源传输而设计的,这使得电力线很难成为数据网络的传输载体。这主要体现在电力线线路阻抗小,变化大,信号衰减强,干扰大且时变性大,存在着多径时延等。长期以来,许多公司和学者对电力线通信信道进行了大量的研究和实验工作,取得了一定的经验和成果,现在电力线信道已经可以实现非常高的数据传输速率与容错性。      目前,正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技术广泛地应用于高速数字用户环路(HDSL)、非对称数字用户环路(ADSL)、超高速数字用户环路(VHDSL)、数字音频广播(DAB)、高清晰度数字电视((HD\'T}、蜂窝移动通信和无线局域网((WLAN)等领域[f21。由于这种技术可以较好地解决多径衰落或者多径反射所引起的频率选择性衰减,同时又具有频谱利用率高、信道均衡技术简单、信号调制解调易于实现、纠错能力强等优点而应用于电力线通信,正受到国内外研究机构和生产厂商的广泛重视。很多公司都致力于研发采用OFDM调制技术的电力线通信产品,如美国的Intellon公司、Wi-LAN公司,德国的PoIyTrax公司、Siemens公司以及Inari公司的第三代1}MbpS芯片组等[3J。其中,电力线通信中的著名企业Intellon公司研究出的电力线高速数据传输技术PowerPacket采用了OFDM技术,传输速率高达14Mbps[4-sJo虽然PLC(PowerLineCommunication)技术在国内外已得到一定的应用,尤其在家庭联网、高速Internet接入、智能家居等方面。但是在高速电力线通信领域的应用研究,还是刚刚起步。因此研究适用于电力系统的高速数据传输技术将有很大的发展前景。参考文献[1]刘涛,马正新,周淑华,杨玉琢.OFDM技术在中压电力线通信中的性能分析【J]。电力系统通信,2006 27(8): 45-49.王东.OFDM在低压电力线载波系统中的仿真与应用[[D].四川:电子科技大学,2008.孟逢逢,朱武.电力线上网技术及其发展[[J].无线通信技术,2005 (4): 56-59.何健,杜海霞,孔令宇.新时代的电力线通信技术[[J].东北电力学院学报,2005  25(2):27-31.李祥珍.电力线高速数据通信技术的发展及未来[[J],电力系统通信,2006 } 27(162)1-6.欧清海.国外高速电力线通信技术发展分析[[J].通信世界,2005 ( 6 ): 34-36.Gorge 7ee} Con Edison. Demonstration of the Technical Viability of PLC Systemson Medium and Low Voltage Lines in the 闰承志.基于OFDM技术的电力线载波通信研究[[D].江苏:南京理工大学,2004.宦若臣.基于。FDM的电力线通信系统研究田1.浙江:浙江大学,2005.姚轶,邵军力.利用OFDM技术在低压电力线上实现高速数据传输[[J].电力系统自动化,2001(8):   65-68.张凌.基于OFDM技术的低压电力线通信的性能分析[[J].现代电子技术,2007.30(05): 106-107,  110.张帆.基于OFDM电力线宽带通信应用与研究【D].江苏:南京理工大学,2006.常会敏.基于OFDM的低压电力线通信系统可视化仿真平台设计【D].黑龙江:哈尔滨理工大学,2008.摘要 4-6 ABSTRACT 6-7 第一章 绪论 15-21     1.1 本课题研究的目的及意义 15-16     1.2 国内外发展现状及分析 16-18         1.2.1 国外发展现状 16-17         1.2.2 国内发展现状 17-18         1.2.3 存在的问题及分析 18     1.3 本文的主要研究内容 18-19     1.4 本文的创新点 19-21 第二章 低压电力线载波抄表系统OFDM调制方式的研究 21-33     2.1 电力线载波中常用的调制方式及特点 21-24         2.1.1 窄带通讯方式 21-22         2.1.2 线性调频脉冲方式 22         2.1.3 多载波调制方式 22         2.1.4 超窄带通信方式 22-23         2.1.5 扩频通信方式 23-24     2.2 正交频分复用(OFDM)技术在电力线通信中的实现方法 24-28         2.2.1 OFDM基本原理 24-26         2.2.2 OFDM系统中的循环前缀技术 26-27         2.2.3 OFDM技术与其它扩频技术的比较 27-28     2.3 基于OFDM的电力线自动抄表系统组网方案 28-31         2.3.1 通过电力线直接组网 28-29         2.3.2 通过电力线分级组网 29-30         2.3.3 混合分级组网 30-31     2.4 本章小结 31-33 第三章 基于离散小波变换(DWT)的WOFDM系统分析与仿真 33-53     3.1 小波理论基础及多分辨率分析 33-37         3.1.1 可容许性条件 33         3.1.2 尺度函数和尺度空间 33-34         3.1.3 多分辨率分析 34-35         3.1.4 小波函数和小波空间 35         3.1.5 正交小波函数和Mallat算法 35-37     3.2 WOFDM系统与传统OFDM系统性能比较 37-45         3.2.1 WOFDM系统产生背景 37-38         3.2.2 WOFDM系统的基本理论 38-40         3.2.3 WOFDM系统与OFDM系统的性能比较 40-42         3.2.4 不同信道环境下WOFDM系统与OFDM系统的性能仿真 42-45     3.3 DWT应用于WOFDM系统的物理意义 45-46     3.4 基于不同正交小波的WOFDM系统的性能分析与仿真 46-51         3.4.1 常用的正交小波基及其特性 46-47         3.4.2 基于不同正交小波的WOFDM系统的性能分析与仿真 47-51     3.5 本章小结 51-53 第四章 WOFDM系统关键技术的FPGA实现 53-75     4.1 WOFDM系统的设计 53-54     4.2 直接数字频率合成(DDS)的设计与实现 54-58         4.2.1 DDS原理及系统组成 54-56         4.2.2 基于FPGA的DDS系统的设计与实现 56-58     4.3 二进制数字信号调制的FPGA设计及实现 58-60     4.4 四相移相键控调制的FPGA设计及实现 60-66         4.4.1 QPSK调制器设计与实现 60-62         4.4.2 DQPSK调制器设计与实现 62-63         4.4.3 OQPSK调制器设计与实现 63-64         4.4.4 π/4-DQPSK调制器设计与实现 64-66     4.5 M进制数字调制的FPGA设计及实现 66-70         4.5.1 MQAM调制原理 66-68         4.5.2 16QAM的FPGA实现 68-70     4.6 调制指数可调的FM的FPGA设计及实现 70-71         4.6.1 FM的FPGA实现 70         4.6.2 FM的调制指数设计 70-71     4.7 汉明码编解码的FPGA设计及实现 71-74         4.7.1 (7,4)汉明码的编码实现 71-72         4.7.2 (7,4)汉明码的译码实现 72-74