基于OFDM的低压电力线通信系统可视化仿真平台设计

论文摘要

电力线通信(PLC)是利用电力线作为通信媒质来传输数据信息和话音信号的一种通信方式。它具有不用布线、覆盖范围广、连接方便的显著特点,因而具有很高的应用潜力。随着网络技术的高速发展,人们对宽带电力线通信业务的需求越来越大,对网络传输速度的要求也越来越高,如何进一步提高在电力线上的通信性能,实现高速、可靠的长距离通信成为关键的问题之一。本文主要针对这个问题进行深入讨论,并建立通信系统模型进行仿真分析。首先,论文对电力线信道特性进行了分析,研究了低压电力线噪声特性和分类,并对其中的主要噪声模型进行仿真分析;其次,对电力线通信的关键技术——正交频分复用(OFDM)技术的概念、优势以及抗干扰原理做了较详细的介绍,进一步阐述了在电力线通信系统中采用OFDM技术的必要性和可行性;然后,使用MATLAB6.5作为仿真工具,在MATLAB/Simulink下建立了基于OFDM的电力线通信系统仿真模型并进行仿真分析,最后设计了图形用户界面(GUI),通过在界面设置参数来控制系统的仿真过程,从而实现了系统仿真的可视化。仿真分析和仿真结果表明:在电力线这种通信媒质中,采用OFDM调制技术能有效克服电力线信道传输的频率选择衰落特性和增强系统的抗多径干扰性能。通过仿真比较,加入信道编码能提高电力线通信系统的整体性能。此外,子载波采用不同的调制方式(如QPSK、DQPSK、QAM等)对系统的误码率也有不同的影响,并且针对信道不同的信噪比,各种调制方式对误码率的影响也不同。开发的低压电力线载波通信系统仿真平台具有开放性功能,可以不断地完善和扩充,为实际中如何进一步优化系统参数来增强抗干扰能力提供一个依据,便于研究工作的延续。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和选题意义
• 1.2 电力线通信的研究现状
• 1.2.1 国外 PLC 的研究现状
• 1.2.2 国内 PLC 的研究现状
• 1.3 对研究低压电力线载波通信的思考
• 1.3.1 低压 PLC 技术的优势
• 1.3.2 低压 PLC 所面临的问题
• 1.3.3 低压 PLC 所用的关键技术
• 1.4 论文的主要研究内容和结构安排
• 第2章 PLC 信道特性分析和OFDM 技术
• 2.1 电力线信道特性分析
• 2.1.1 传输特性
• 2.1.2 阻抗特性
• 2.1.3 噪声特性
• 2.2 电力线信道模型建立
• 2.3 噪声模型建立及其仿真
• 2.4 正交频分复用（OFDM）技术
• 2.4.1 OFDM 技术概述
• 2.4.2 OFDM 技术的优点
• 2.4.3 OFDM 技术抗多径衰落原理
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于OFDM 的PLC 仿真系统设计
• 3.1 系统仿真概述
• 3.1.1 MATLAB 简介
• 3.1.2 SIMULINK 建模与仿真原理
• 3.1.3 MATLAB 图形用户界面（GUI）
• 3.2 仿真系统设计方案
• 3.2.1 信道编码
• 3.2.2 基带调制技术
• 3.2.3 IFFT/FFT 模块
• 3.2.4 循环前缀和保护间隔
• 3.2.5 电力线信道
• 3.3 本章小结
• 第4章 SIMULINK 模型搭建及其仿真
• 4.1 仿真模型的建立及仿真
• 4.1.1 信道编码模块的实现及仿真条件
• 4.1.2 OFDM 调制解调的实现
• 4.1.3 调制解调模块的实现及仿真条件
• 4.1.4 电力线信道模块的实现及仿真条件
• 4.2 仿真结果分析及仿真过程中遇到的问题
• 4.2.1 子载波调制方式在 OFDM 系统中的仿真
• 4.2.2 电力线通信系统仿真
• 4.2.3 系统仿真中出现的主要问题及解决办法
• 4.3 GUI 设计实现仿真可视化
• 4.3.1 GUI 界面设计
• 4.3.2 GUI 与Simulink 模型之间参数传递实现
• 4.3.3 误码率曲线的绘制
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢