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根据MFSK的电力线通信系统设计(上)

1 电力线通信简介 电力线通信简称为PLC,是一种采用电力线传输信息的 通信方式。这种通信方式将要发送的信息调制到高频载波信 号上,然后把经过调制的高频载波信号耦合到电力线上,利 用电力线把信息传

1 电力线通讯简介
     电力线通讯简称为PLC,是一种选用电力线传输信息的 通讯办法。这种通讯办法即将发送的信息调制到高频载波信 号上,然后把经过调制的高频载波信号耦合到电力线上,利 用电力线把信息传送到接纳端。接纳端经过耦合电路将高频 信号从电力线上耦合出来,传送到解调器中,解调器使用特 定的解调算法把有用信息从高频载波信号上面解调出来,传 送到接纳设备,完成信息的传送。从通讯所用的频带宽度的 视点区分,电力线通讯分为宽带电力线通讯和窄带电力线通 信。当时,电力线通讯技能要点使用于水电表、煤气等主动 抄表体系,别的该技能在医疗监护和主动报警等范畴有很大 的优势和使用远景,将集成电力线芯片的设备接在插座上, 就能够完成方便的信息传递。
正交频分复用(OFDM)能高效地使用电力线的信道
带宽和节省频谱资源,并且抗搅扰、抗噪声才能强。这些良 好的功能使得OFDM技能广泛使用在高速率和高牢靠性的电 力线通讯进程中。FSK简略易完成,在数据传输速率要求不 高的情况下,能够选用FSK调制办法。目前市场上有老练的 选用OFDM和FSK调制办法的电力线通讯芯片。

2  FSK调制解调原理
数字信号的改动,会导致载波频率跟着发生改动,这 种调制办法便是FSK。FSK是用得比较早的一种调制办法。 这种调制办法工程完成简略,并且抗信道噪声和衰减才能 强,其稳定性比较牢靠,当数据传输速率要求不高时,FSK 是首选的调制办法。FSK调制中,载波的振幅和相位不变, 只 改 变 频 率 , 利 用 频 率 的 改 变 实 现 数 字 信 息 的 传 送 。 在

图1  2FSK波形  图2  模仿调频发生2FSK原理图  

图3   键控法发生2FSK信号

2FSK中,传送的信号只要“0”和“1”两种,相应的载波 的频率也需求两种,别离为f 1和f 2。表达式为:

(1)典型波形如图1所示。

图4 相干解调原理示意图

图5  非相干解调原理示意图

图6  调制算法框图

图7  接纳机解调算法框图
有两种办法来发生2FSK信号。模仿调频电路是其间的 一种办法;调频法是使用基带矩形脉冲序列去操控调频器, 直接改动单一载波的频率参数来取得2FSK信号,模仿调频 电路的原理图如图2所示。
键控法是发生2FSK信号的另一种办法。键控法是经过 凹凸电平(1和0)序列使开关电路开断来挑选不同的振动 器,从而在每个信息的继续时间内只输出两个振动器其间一 路载波,其原理如图2所示。当s(t)为1时,振动器1被翻开, 输出频率为振动器1频率的正弦波,当s(t)为0时,振动器2被 翻开,输出频率为振动器2频率的正弦波。
在这两种办法中,调频法的两个相邻码元之间的载波 相位是接连的,而键控法不一定接连。
相干解谐和非相干解调(包络检波)能够从2FSK信号中 复原出调制信号序列。相干解调中,在接纳端发生与载波同 频同相的信号,接纳端接纳到的信号先经过通带频率为f 1和f 2 的带通滤波器,然后滤波后的两路信号别离与接纳端发生的 两个信号相乘,相乘后的信号经过低通滤波器和抽样判定器 后得到二进制的基带序列信号。原理示意图如图4所示。
在非相干解调中,接纳端接纳到的信号先经过通带频率为f 1和f 2的带通滤波器,滤除不需求的信号,发生两路分 别含有频率为和的信号,然后把这两路信号别离送入包络检 波器检波,得到二进制序列的包络,最终把两路包络信号同 时送入外加抽样脉冲的抽样判定器,抽样判定器的输出便是 所需求的信号。其原理示意图如图5所示。由于在非相干解 调中,解调进程与相位无关,不需求知道接纳端接纳到信号 的相位,所以这种解调办法适合于信道中有式微和信道参数 随机改动的场合。由于信号在这样的信道中传输时其相位和 振幅会发生改动。
当信道信噪比相一起,相干解调比非相干解调的抗噪 声功能好,而当信道信噪比比较大时,两种解调办法的的抗 噪声功能不同不大。这时选用非相干解调办法较好,由于不 需求进行相位和频率检测,完成比较简略。

3  滤波器概述
滤 波 器 对 输 入 信 号 进 行 处 理 , 滤 除 不 需 要 的 无 用 信 号,削减乃至去除无用信号对有用信号的搅扰。滤波器的应 用十分广泛,许多电子体系都用到了滤波器,并且电子体系 的质量好坏许多情况下是由滤波器的功能直接决议的。滤波 器有两大类,别离为模仿滤波器和数字滤波器。由电阻、电 容、电感、运放等元器材组成的为模仿滤波器,它可完成对 接连模仿信号的滤波处理。离散化的数字信号则由软件或数 字信号处理器材对其进行滤波处理,这种处理称为数字滤 波。(未完待续)

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