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研究生:蔡旻翰
研究生(外文):Min-HanTsai
論文名稱:窄頻電力線通訊系統設計與實作
論文名稱(外文):Design and Implementation of a Narrow-band PLC System
指導教授:蘇賜麟
指導教授(外文):Szu-Lin Su
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:電腦與通信工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:43
中文關鍵詞:G3-PLC窄頻電力線通訊同步FPGA實作
外文關鍵詞:G3-PLCNarrow-band PLCSynchronizationFPGA implementation
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本論文參考G3-PLC規格,完成能夠實際運行於電力線的窄頻電力線通訊(PLC)系統實作。系統規格採用正交分頻多工及相位差分調變作為主要的通訊技術。本論文大致分為系統模擬及實作設計兩部分。於系統模擬中,我們整合PLC系統傳送接收演算法及電力線通道模型,以驗證演算法的系統效能,並根據模擬結果,提出一些能降低系統實作複雜度的方法。在實作設計上,我們首先量測實驗室通道環境,由量測結果將G3-PLC系統調整至更適合傳輸的頻帶,並設計實作包含類比前端電路及FPGA平台之收發機。本論文最後展示系統實際傳輸測試結果。
This thesis follows the G3-PLC standard to implement a narrow-band power line communication (PLC) system. The system adopts orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and differential phase shift keying (DPSK) modulation as the main communication techniques. This work contains system simulations and system implementation. In the system simulations, a complete power-line channel model is involved to verify the feasibility and performance of the designed transmission/receiving algorithms. According to the simulation results, we propose some methods to reduce the implementation complexity. In the system implementation, we first measured the power-line channel at the lab. According to the measurement, we shift the target PLC system to the proper transmission band. Then, this work designed and implemented the analog front end circuits and realized a practical narrow-band PLC transceiver.
摘要 i
英文延伸摘要 ii
誌謝 ix
表目錄 xii
圖目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 電力線通訊簡介 1
1.2 論文組織 2
第二章 系統介紹 3
2.1 系統架構圖 3
2.2 窄頻電力線之工作頻帶 4
2.3 系統參數 5
2.4 通道環境 6
2.5 訊框架構 7
2.6 系統方塊介紹 9
2.6.1 相位差分調變(DPSK) 10
2.6.2 反快速傅立業轉換與循環字首(IFFT and CP) 12
2.6.3 窗化(Windowing) 13
第三章 接收端設計與同步議題 14
3.1 接收端架構 14
3.2 時間同步方法 14
3.2.1 自相關(Autocorrelation) 14
3.2.2 匹配濾波器(Matched Filter) 16
3.2.3 同步演算法判斷流程說明 17
第四章 系統模擬 21
4.1 窄頻電力線通道模型 21
4.1.1 多路徑衰減通道 21
4.1.2 脈衝雜訊 23
4.2 系統模擬結果 24
4.2.1 系統有無通道估測與預加強(Pre-emphasis)之比較 24
4.2.2 同步演算法在不同通道模型下之比較 25
4.2.3 系統於電力線通道模型下之錯誤率 27
第五章 硬體實作 29
5.1 類比前端電路設計 29
5.1.1 電路架構 29
5.1.2 電源轉換(Power Supply Transformation) 30
5.1.3 運算放大器(Operational Amplifier) 31
5.1.4 帶通濾波器(Band-pass Filter) 32
5.1.5 電路成品 34
5.2 FPGA系統實作 35
5.2.1 實作平台 35
5.2.2 收發機系統方塊 35
5.3 硬體實作測試結果 36
第六章 結論 41
參考文獻 42
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[7]M. Zimmermann and K. Dostert, “Analysis and modeling of impulsive noise in broad-band powerline communications, IEEE Trans. Electromagn.Compat., Vol. EMC-44, No. 1, pp. 249-258, Feb. 2002.
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[10]Virtex-4TM MB Development Board User’s Guide, XILINX, Dec. 2005.
[11]16-Bit, 500MSPS Digital-to-Analog Converter (DAC), Texas Instruments, Feb. 2005.
[12]14-Bit, 125MSPS Analog-to-Digital Converter (ADC), Texas Instruments, Feb. 2007.
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