直接序列扩频电力线载波通信系统的研究

摘要

本文首先介绍了电力线载波通信的技术背景、发展情况以及面临的技术问题，确定了直接序列扩频是现阶段电力线载波通信的最佳解决方案。然后研究了国内外的已有产品，以它们为基础自行设计了信号调制单元，并围绕着该单元研究设计了电力线载波通信系统。
　　本文对电力线载波通信出现的原因作了分析，也对该技术的发展过程作了研究，考虑到电力线信道的特殊性，决定了这一通信媒介的复杂性，可以说电力线并不是十分理想的通信介质。但由于电力线载波通信在成本上有着极大的吸引力，以及近年来能够极大程度上改善通信质量的通信技术的出现，使得电力线载波通信技术得以极大进步。在比较了各种可以应用到电力线载波通信中的技术后，本文确定了扩频技术是现阶段的最佳方案。
　　在确定扩频技术为本文应用的通信技术后，本文对扩频技术进行了研究。扩频技术是指通过扩展通信信号的频谱，以达到加强通信的效果和安全性的目的。在比较了各种扩频技术后，本文确定，在对通信实时性要求较高，而保密性要求一般的民用电力线载波通信系统中采用直接序列扩频技术比较合适。
　　完成了理论上的准备之后，本文首先提出了通信系统的整体结构，然后对电力线载波通信系统的核心部分——信号调制单元进行研究：比较了众多种类的信号调制芯片后，本文自行设计信号调制单元，在完成了信号调制单元的设计后本文又围绕它设计了系统的外围电路。
　　完成通信系统的硬件部分的设计后，本文研究了系统的软件部分。通信系统的软件分为四部分：
　　（1）通信系统控制程序，实现了系统在各种状态下工作的功能；
　　（2）伪随机序列生成程序，实现生成直接序列扩频中扩频码的功能；
　　（3）纠错码解包与打包程序设计，实现对通信信号进行纠错码的编码和解码；
　　（4）系统终端的上位机上的程序，实现的功能是对数据发收的监视及对通信系统到上位机接口的各参数的设置。
　　最后本文对系统测试所得出的结果进行了分析。通过经过系统处理后的接收信号与原始的发送信号的比较，可以得出通信系统很好的满足了工程要求。

目录

直接序列扩频电力线载波通信系统的研究

RESEARCH OF POWER LINE CARRIER COMMUNICATION SYSTEM BASED ON DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究目的和意义

1.2 低压电力线通信的特点及解决方案

1.2.1 低压电力线通信系统的特点

1.2.2 低压电力线通信系统的解决方案

1.3 国内外研究现状

1.3.1 低压电力线通信系统的国外研究现状

1.3.2 低压电力线通信系统的国内研究现状

1.4 本文主要研究内容及结构

第2章 扩频通信系统介绍

2.1 扩频通信基本原理

2.1.1 扩频通信的理论依据

2.1.2 处理增益GP

2.2 直接序列扩频

2.2.1 不同扩频系统的分析和比较

2.2.2 直接序列扩频系统及其性能特点

2.3 伪随机序列码

2.4 国内外电力线载波芯片简介

2.5 本章小结

第3章 通信系统硬件结构的实现

3.1 通信系统整体结构的研究

3.2 信号调制单元结构的研究

3.2.1 信号调制单元结构及端口的设计

3.2.2 信号调制单元工作状态的研究

3.2.3 微控制单元对信号调制单元设置的研究

3.2.4 信号调制单元工作参数的研究

3.3 输入通道构成的研究

3.3.1 带通滤波器电路的研究

3.3.2 自动增益前级放大器电路的研究

3.3.3 运算放大器电路的研究

3.3.4 A/D转换电路的研究

3.4 输出通道构成的研究

3.4.1 驱动电路的研究

3.4.2 功率放大电路的研究

3.5 耦合电路、串口电路及电源电路构成的研究

3.5.1 耦合电路的研究

3.5.2 串口电路的研究

3.5.3 电源电路的研究

3.6 本章小结

第4章 通信系统的软件实现及测试分析

4.1 软件设计总体思想

4.2 微控制器的程序设计

4.2.1 系统初始化功能的实现

4.2.2 系统通信中各种中断信号的设计

4.2.3 系统通信控制流程的设计

4.2.4 M序列产生程序设计

4.2.5 [15，7]纠错码解包与打包程序设计

4.3 上位机界面软件设计

4.4 系统测试及分析

4.4.1 输入通道的通信测试

4.4.2 输出通道的通信测试

4.4.3 系统信号接收效果测试

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢

个人简历