低压电力线载波通信系统设计-电子与通信工程专业毕业论文.docx

专业学位硕士学位论文低压电力线载波通信系统设计DesignofLow-municationSystem学 31309010完成日期: \一一大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用内容和致谢的地方外,本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果,也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目: 氲建立立越氢显遍簋丕盔迟茸作者签名:——j退那L———一日期:j丝年—』月—堕日万方数据大连理工大学专业学位硕士学位论文摘 要低压电力线载波通信,是一种以现有低压供电网络线路作为信息传输媒介的通信方式,这种通信方式以无需重新布线、设备安装方便及接入成本低等优势,得到了越来越广泛的应用。进入21世纪以来,LPLC技术在各个应用领域的发展都有很大的突破,其中以监控系统和抄表系统领域尤为突出。本文设计了一种低压电力线载波通信系统,论述了系统关键技术,提出了满足系统功能需求的总体设计方案,具体功能包括数据远程传输和数据采集。然后对系统硬件电路和软件设计进行了详细分析,在硬件设计中,采用ARM7系列单片机作为系统MCU,FPGA作为扩频与调制芯片,组成电力线通信机单元,硬件电路模块主要包括:MCU功能电路、扩频与调制电路、载波输入与输出电路、数据采集电路、供电电源电路等。软件部分主要可分为MCU软件设计和扩频与调制软件设计。其中MCU软件设计包括:AES加密算法、低密度奇偶校验码(LDPC)编码的嵌入式实现、数据采集以及数据帧格式定义。扩频与调制软件设计包括:DSSS和2FSK调制实现。另外,本文还在系统功能与性能方面针对电路功耗、电压工作范围、数据采集以及系统误码率进行了重点分析,以在实际应用中实现安全、可靠、高效的数据传输。本系统在软件部分的设计重点主要有两点。其一,在扩频与调制软件设计时,解调与DSSS的解扩运算同时进行,有效降低了FPGA芯片资源占用率,提高了系统的抗干扰能力;其二,将DSSS的解扩运算与LDPC译码相结合,即相干解扩后的待判决连续信号直接用作LDPC译码输入,这样不仅解决了FPGA不便于浮点数处理的难题,避免了使用A/D转换器,而且减小了系统软硬件开销,在此基础上实现了有效的信道编码。关键词:LPLC;扩频技术;2FSK;加密;LDPC万方数据低压电力线载波通信系统设计TheDesignofLow—municationSystemAbsWactLow-,,LPLChasmadeagreatbreakthroughinvariousfields,,puterischosenastheMCUofthesystem,FPGAisusedasthespreadspectrumandmodulationchip,,spreadspectrumandmodulationcircuit,carrierinputandoutputcircuit,dataacquisitionckcuit,powersupplycircuit,,