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基于FPGA的电力线跳频通信技术研究

更新时间：2020-03-14 12:14:24 大小：2M 上传用户：守着阳光1985 查看TA发布的资源 标签：fpga 电力线跳频通信 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

相对于固定频率通信系统,跳频系统的工作频带加宽,抗干扰能力和抗截获能力增强,具有码分多址和频带共享的组网通信能力。跳频系统是瞬时窄带系统,易于与目前的窄带通信系统兼容。给出了一种基于跳频技术的电力线载波通信方法。由于采用了跳频技术,系统具有很强的抗干扰、抗频率选择性衰减的能力,较低的误码率以及多用户功能,对通过电力线这种受干扰严重,衰减大的信道进行数据传输有很好的适应性。研究了跳频通信系统的相关理论,包括工作原理、系统组成及其关键技术。设计了基于m序列的跳频序列,提出了待设计跳频通信系统的相关指标,给出了系统的整体实现方案。设计了跳频通信系统的硬件,包括FPGA开发板和控制板。其中,FPGA开发板使用Xilinx Spartan-3系列的XC3S400开发板,系统硬件设计主要是对控制板的设计。控制板硬件设计包括单片机及其外围电路、AD及DA转换电路、信号调理电路及滤波耦合电路的设计。设计发送接收滤波耦合电路时涉及到与电力线阻抗匹配的问题,是整个硬件电路设计的难点,本文给出了较为详细的讨论。设计了跳频通信系统的软件,包括FPGA逻辑设计和单片机程序设计。FPGA逻辑设计主要包括调制解调逻辑设计和位同步设计；调制逻辑设计采用了直接数字频率合成技术；解调逻辑设计采用了相干解调方式,使用匹配滤波解调器实现；位同步设计采用了超前滞后位同步法；单片机作为主控制器,承载了整个系统协议,并控制FPGA实现调制解调的功能。本文设计了收发双方通信过程中使用的数据帧结构,给出了单片机发送数据与接收数据的程序流程。对系统的跳频信号,调制解调及位同步过程中的相关波形做了采集和分析,并在实验室电网环境下对设计的电力线跳频通信系统进行了误码率测试。从测试结果来看,在通信距离不超过100米时,本跳频系统没有发现误码,达到了电力线通信在国内电网环境下较理想的通信性能。