基于MFSK的电力线通信系统设计

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科技的进步促进了通信的快速发展,在已处于信息时代的当今社会,信息的传递与通信是其他信息技术的基础。电力线通信是采用无处不在的电力线传送数据的一种通信方式,由于电力线的普遍性,不需要架设新的线路来实现通信而是直接采用现有的电力线进行信息的传送。建立通信网络无需新的支出以及可以方便的实现即插即用的特点受到越来越多的关注。数字通信是信息传递的重要方法和手段。数字频率调制是数字通信中常见的一种调制方式。二进制频移键控(2FSK)方法简单,易于实现,并且解调不需要恢复本地载波,可以异步传输,抗噪声和抗衰落性能也较强。因此,2FSK调制技术在通信行业中得到了广泛的应用,并且主要适用于低、中速数据传输。MFSK是2FSK的推广,在相同的码元传输速率下,MFSK的信息传输速率比2FSK的信息传输速率高,提高了系统的有效性。本文首先阐述了电力线通信的概念,介绍了电力线通信当国内国外的发展,对FPGA技术、数字调制技术和滤波器原理进行了简单介绍,并对本论文涉及的相关技术原理进行了必要的理论研究分析,为系统设计准备好相关理论依据。在此基础上论述了电力线通信系统的详细方案设计,包括发射机和接收机各个模块实现原理,然后用MATLAB对发射机和接收机进行了浮点和定点仿真验证,确定了定点系数。最后搭建了FPGA硬件实现平台,实现了系统在开发板上的运行,并进行了实际硬件环境下的测试调试。本论文的关键是调制和解调算法方案设计。当告警信号产生时,告警信号加上设备地址信息进行组帧,一帧二进制信号经过RS编码,8FSK调制,DA变换后耦合到直流电力线上进行传输。接收端接收到信号经过AD变换,数字下变频,IIR低通滤波后,送入8路解调器。每路解调器的信号分别乘以正余弦载波,并通过IIR低通滤波器后,平方求和开方。然后8路解调器解调出的信号送入抽样判决器从而得到信号帧。最后通过RS解码得到告警信号。本论文设计的基于MFSK调制解调系统,实现了系统的设计目标。本系统还可以应用于智能家居和智能医疗领域,可以利用电力线实现家电的控制和居民健康的实时监护。
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