基于电力线载波通信数据传输系统的研究和实现

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1、山东大学硕士学位论文中文摘要电力线载波通信(Powerlinecarriercommunications，PLC)是利用电力线作为介质传输信号的一种新通信技术，它充分利用了现有的电力网络资源，在不影响电力线路传输电能的同时，实现数据、语音、视频等多媒体传输。PLC具有不需要重新布线、数据通信网络建设速度快和投资少的特点，可以实现传输速度高于现有无线技术的通信。而且由于电力线网络分布广泛，PLC数据通信网络和宽带接入具有其他技术难以比拟的优势。然而，电力线是为电能输送设计的，PLC需要克服电力线信道的恶劣环境。因此，本文从电力线信道的输入阻抗特性、信道衰落特性、噪声特性

2、和时变特性等几个方面进行了分析讨论。电力线信道的输入阻抗总体上随频率增加而增加，在某些频率上有剧烈波动；电力线上信道衰落正比于通信距离和通信速率，会出现频率选择性衰落；信道噪声来源复杂，包括有色噪声、窄带噪声、周期噪声和随机噪声等；因不同时间电力线上的用电设备不同，电力线的噪声及其他参量具有时变性。在PLC中采用了各种不同的调制技术(FSK、扩频通信和OFDM)来克服这些不利因素，本文对它们的工作原理和特点进行了探讨。论文主要工作如下：(1)设计并实现了基于PLC芯片ST7538低压窄带数据传输系统。包括电力线载波自动抄表系统和PLC公共照明等用电设备监控系统。(2)

3、设计了树形结构的三相电力线数据通信网络。通过中继实现远距离传输，克服了PLC传输距离相对短的问题。考虑电力线信道特点，通信采用应答方式和超时重发机制，根据信道的时变特性完成数据通信。(3)设计并实现了具有串行通信接口的基于ST7538的PLC模块，制定了用于数据传输的通信协议，具备中继传输功能，可扩展性、通用性好。(4)在自动抄表系统中，对数据终端站的硬件设计、数据采集、存储、查询和读取的软件设计、以及数据通信协议的软件实现方法等几个方面进行了详细介绍。在公共照明设备自动监控系统中，对控制终端的硬件设计及其工作原理进行山东大学硕士学位论文了分析说明，并对软件编程方法进

4、行了介绍。(5)研制了PLC自动抄表系统样机，并通过了实验测试。关键词：电力线载波通信；调制技术：通信协议；终端；自动抄表系统II山东大学硕士学位论文ABSTRACTPowerlinecarriercommunications(PLC)isanewtechniquewhichutilizesthepowerlineasmediumtotransfersignals．Ittakesfulladvantageofpowernetworkresourcestorealizemultimediacommunication(data,speechandvideo)，anddoe

5、snotaffecttransmissionofelectricenergy．PLChastheadvantageofwithoutrewiring，Hi-speeddatacommunicationnetworkbuildingandsmallinvestment．ItCantransfersignalsfasterthantheexistingwirelesstechniques．Sincethewidedistributionofpowerlinenetwork，thedatacommunicationnetworkandbroadbandaccessofPLC

6、havemoresuperioritythanothertechniques．However’powerlineWasdesignedforelectricenergytransmission，PLChasbadcommunicationenvironmentinthepowerlinechannels．So，weanalysisthecharactersofpowerlinechannelswhichincludeinputimpedance，channelfading，noiseandtimevarying．Theinputimpedanceincreasewit

7、hcommunicationfrequencyincreasinggenerally,andwillfluctuatewildlyatsomefrequency．Thechannelfadingisproportionaltocommunicationdistanceandfrequency．Therearemanynoisesources，suchascolorednoise，narrow-bandnoise，periodicnoise，stochasticnoise，eta1．Becauseofthedifferentequipmentofthe