LPLC通信中多載波2FSK數(shù)字化解調(diào)技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、低壓電力線載波(LPLC)通信是一種以低壓電力線(220V/380V)作為信道的通信方式，是目前國(guó)內(nèi)外通信技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但低壓電力線具有諸多不利于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦?，使LPLC通信可靠性問(wèn)題成為長(zhǎng)期困擾研究人員的技術(shù)難點(diǎn)，因此LPLC通信技術(shù)仍是一個(gè)值得研究的課題。目前LPLC通信技術(shù)主要有二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)、直接序列擴(kuò)頻(DSSS)和正交頻分復(fù)用(OFDM)三種，其中DSSS和OFDM技術(shù)雖然從理論上講抗干擾能力較強(qiáng)，但實(shí)現(xiàn)

2、技術(shù)復(fù)雜，在LPLC通信中難以將理論上的優(yōu)勢(shì)完全轉(zhuǎn)化為實(shí)際技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也就是說(shuō)，2FSK技術(shù)與另兩種技術(shù)在LPLC通信應(yīng)用中的性能差距并不像理論中的性能差距那么大，只要解決傳統(tǒng)2FSK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的缺陷，進(jìn)一步提升其通信性能，則以2FSK低成本的優(yōu)勢(shì)將比DSSS和OFDM技術(shù)更有應(yīng)用前景。基于以上思想，本文提出了基于離散短時(shí)傅立葉變換(DSTFT)的多載波2FSK信號(hào)數(shù)字化解調(diào)技術(shù)，并結(jié)合差錯(cuò)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)高可靠性和穩(wěn)定性的LPLC通信

3、模塊。
　　 本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)研究基于DSTFT的2FSK信號(hào)數(shù)字化解調(diào)方法，分析其相對(duì)于其它2FSK解調(diào)方法的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合LPLC信道的噪聲及衰減特性分析其應(yīng)用于LPLC通信時(shí)存在的問(wèn)題并逐一提出解決思路。
　　 (2)應(yīng)用瞬時(shí)傅立葉變換(MFT)算法提高DSTFT計(jì)算速度，但實(shí)際計(jì)算時(shí)需截短旋轉(zhuǎn)因子，導(dǎo)致MFT計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)積累誤差，影響系統(tǒng)解調(diào)性能。為避免實(shí)際應(yīng)用中因旋轉(zhuǎn)因子處理不當(dāng)而影響通

4、信系統(tǒng)的性能，本文在建立誤差變換域模型的基礎(chǔ)上分析了旋轉(zhuǎn)因子的誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響，進(jìn)而指出實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)如何截短旋轉(zhuǎn)因子。該研究實(shí)踐意義較大，通過(guò)理論研究達(dá)到指導(dǎo)實(shí)踐的目的。
　　 (3)提出多載波2FSK技術(shù)以適應(yīng)LPLC信道的頻率選擇性衰落特性，其技術(shù)關(guān)鍵在于信噪比估計(jì)，已有信噪比估計(jì)算法均基于時(shí)域推導(dǎo)，不適用于本文的時(shí)頻分析方法，因此本文結(jié)合時(shí)頻分析和高階矩理論提出基于DSTFT的M2M4信噪比估計(jì)算法，并通過(guò)仿真與實(shí)際測(cè)

5、試驗(yàn)證算法性能以及多載波技術(shù)相對(duì)于單載波技術(shù)在誤碼性能上的提升。
　　 (4)分析同步檢測(cè)中需采用自適應(yīng)門(mén)限以適應(yīng)LPLC信道強(qiáng)噪聲、高衰減且動(dòng)態(tài)范圍大的傳輸特性，但已有算法均基于時(shí)域推導(dǎo)而成，因此本文結(jié)合DSTFT、恒虛警檢測(cè)理論和最大似然估計(jì)準(zhǔn)則提出一種可用于時(shí)頻分析的自適應(yīng)門(mén)限同步檢測(cè)算法，并通過(guò)仿真驗(yàn)證算法性能。該算法解決了實(shí)際LPLC通信的同步門(mén)限選擇問(wèn)題，提高了通信可靠性。
　　 (5)討論基于DSTFT的多

6、載波2FSK通信系統(tǒng)的幀同步實(shí)現(xiàn)原理，在分析假同步概率和漏同步概率的基礎(chǔ)上，討論實(shí)際應(yīng)用中的幀同步碼選擇及搜索問(wèn)題。
　　 (6)討論如何將差錯(cuò)控制技術(shù)應(yīng)用于LPLC通信中，包括糾錯(cuò)編碼和交織技術(shù)。差錯(cuò)控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步提高了LPLC通信可靠性。
　　 (7)在微處理器上實(shí)現(xiàn)以上算法，設(shè)計(jì)了符合標(biāo)準(zhǔn)的LPLC通信模塊，并結(jié)合自行研制的測(cè)試軟件在實(shí)際低壓電網(wǎng)中進(jìn)行可靠性和有效性測(cè)試。
　　 (8)最后對(duì)本文所做工