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，是目前國內(nèi)外通信技術(shù)研究的一個熱點。但低壓電力線具有諸多不利于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦?，使LPLC通信可靠性問題成為長期困擾研究人員的技術(shù)難點，因此LPLC通信技術(shù)仍是一個值得研究的課題。目前LPLC通信技術(shù)主要有二進制頻移鍵控(2FSK)、直接序列擴頻(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，但實現(xiàn)

2、技術(shù)復(fù)雜，在LPLC通信中難以將理論上的優(yōu)勢完全轉(zhuǎn)化為實際技術(shù)優(yōu)勢，也就是說，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)在實際應(yīng)用中的缺陷，進一步提升其通信性能，則以2FSK低成本的優(yōu)勢將比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傅立葉變換(DSTFT)的多載波2FSK信號數(shù)字化解調(diào)技術(shù)，并結(jié)合差錯控制技術(shù)實現(xiàn)高可靠性和穩(wěn)定性的LPLC通信

3、模塊。
　　 本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)研究基于DSTFT的2FSK信號數(shù)字化解調(diào)方法，分析其相對于其它2FSK解調(diào)方法的優(yōu)勢，結(jié)合LPLC信道的噪聲及衰減特性分析其應(yīng)用于LPLC通信時存在的問題并逐一提出解決思路。
　　 (2)應(yīng)用瞬時傅立葉變換(MFT)算法提高DSTFT計算速度，但實際計算時需截短旋轉(zhuǎn)因子，導(dǎo)致MFT計算結(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)因子的誤差對系統(tǒng)性能的影響，進而指出實際應(yīng)用中應(yīng)如何截短旋轉(zhuǎn)因子。該研究實踐意義較大，通過理論研究達到指導(dǎo)實踐的目的。
　　 (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，已有信噪比估計算法均基于時域推導(dǎo)，不適用于本文的時頻分析方法，因此本文結(jié)合時頻分析和高階矩理論提出基于DSTFT的M2M4信噪比估計算法，并通過仿真與實際測

5、試驗證算法性能以及多載波技術(shù)相對于單載波技術(shù)在誤碼性能上的提升。
　　 (4)分析同步檢測中需采用自適應(yīng)門限以適應(yīng)LPLC信道強噪聲、高衰減且動態(tài)范圍大的傳輸特性，但已有算法均基于時域推導(dǎo)而成，因此本文結(jié)合DSTFT、恒虛警檢測理論和最大似然估計準(zhǔn)則提出一種可用于時頻分析的自適應(yīng)門限同步檢測算法，并通過仿真驗證算法性能。該算法解決了實際LPLC通信的同步門限選擇問題，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，討論實際應(yīng)用中的幀同步碼選擇及搜索問題。
　　 (6)討論如何將差錯控制技術(shù)應(yīng)用于LPLC通信中，包括糾錯編碼和交織技術(shù)。差錯控制技術(shù)的應(yīng)用進一步提高了LPLC通信可靠性。
　　 (7)在微處理器上實現(xiàn)以上算法，設(shè)計了符合標(biāo)準(zhǔn)的LPLC通信模塊，并結(jié)合自行研制的測試軟件在實際低壓電網(wǎng)中進行可靠性和有效性測試。
　　 (8)最后對本文所做工