面向电力线通信的LDPC编码的研究及FPGA实现
发布时间：2021-06-14 00:37
电力线通信（PLC,Power Line Communication）是现代智能电网建设中重要通讯方法之一,在智能家居、能源控制和电表数据集中抄表等场合有着广泛应用。低密度奇偶校验码（LDPC,Low Density Parity Check Code）是近年来编码方面的一个研究热点LDPC码几乎可应用于全部信道,具有卓越的纠错性能、接近香农容量极限和抗突发差错等优点。此外,LDPC码采用的迭代译码算法可以实现并行操作且能够增加吞吐量,可以改善系统的传输效率,便于硬件实现。针对电力线信道多径延迟效应和有色背景噪声影响,通过对电力载波通信信道中LDPC码的译码算法进行研究,以其出色的检纠错性能来对抗电力线信道的脉冲噪声,结合OFDM调制技术,能够大大克服电力线信道中多径衰落现象,使电力线通信更加可靠和有效。本文通过应用Matlab软件,研究了LDPC码的性能特性。其次,通过了解电力线标准G3-PLC协议,应用LDPC码的编译码模块提出了一种改进的G3-PLC物理层规范,为LDPC应用于基于G3-PLC规范的系统设计提供了一定参考。最后以FPGA为硬件实现平台,采用Verilog语言编程实...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
校验集合树
除背景噪声外，还受到脉冲噪声的影响，窄带干扰而且延微秒。DM 是一种有效地利用频带内允许的带宽的调制技术[29]，可以和先进技术相结合使用。在窄带干扰，脉冲噪声和频率选择性衰减的情况下可实现非常稳健的通信[30][31]。基于 OFDM 的 G3-PLC 规范解决了以，在极其恶劣的电力信道中提供稳健的通信，在正常操作模式下提供ps 的有效数据速率，能够选定频率，允许与 S-FSK 窄带通信方式联用[33-PLC 标准-PLC 标准采取了正交频分复用技术和信道纠错编码相结合的方法，能电力线复杂的信道中可靠传输[33]。-PLC 规范由基于 OFDM 技术、适应电力线通信环境的物理层和基于 IE 标准的介质访问控制层以及支持 IPV6、UDP 协议的网络层、传输层EM 体系相兼容的应用层组成。G3-PLC 物理层协议的目的是保证数据劣的电力线窄带通信环境中有效传输，通过加入级联纠错码和交织等了理论上的数据传输速率[34]。其整体框架模型如图 3-1 所示：
11 6(π/8) 23 8(π/8) 35 7(π/8)紧接在前导码之后的四个数据符号被保留用于帧控制报头（FCH）。F个数据帧开始时发送的数据结构，并包含有关当前帧的各种信息。包的类型，帧的映射方式，帧的长度等的信息。在 FCH 中使用 5 位循环冗余校验（CRC）进行错误检测。CRC5 是作列的函数计算的。CRC5 是使用下面的标准生成多项式 3-1 来计算的G(x) = x5+ x2+ 1 3 G3-PLC 标准物理层的结构3.1 数据加扰数据扰码器模块有助于是数据处于随机分布。数据与重复的 PN 序列成多项式进行 异或 ： 7 4S x x x 1如图 3-4 所示。在每个 PHY 帧开始处理时，扰码器中的比特被初始化
【参考文献】：
期刊论文
[1]低压电力线载波通信信号与漏电保护器兼容性分析[J]. 田海亭,刘昊洁,袁瑞铭,巨汉基,李斯琪,朱晓蕾,李建岐. 电测与仪表. 2014(08)
[2]低压电力线载波通信信道特性研究[J]. 肖勇,房莹,张捷,党三磊. 电力系统保护与控制. 2012(20)
[3]智能电网PLC应用:窄带单载波已经成熟,OFDM成未来趋势[J]. 刘辉. 集成电路应用. 2010(10)
[4]低压电力线载波通信技术及应用[J]. 陈凤,郑文刚,申长军,周平,吴文彪. 电力系统保护与控制. 2009(22)
[5]LDPC码概述及若干理论和应用问题（英文）[J]. 齐行行. 世界科技研究与发展. 2009(05)
[6]电力线通信技术的研究[J]. 陈琳,黄怿. 上海电力学院学报. 2009(02)
[7]构造准循环LDPC码生成矩阵的块高斯消元法[J]. 黄炜,张建秋. 复旦学报(自然科学版). 2008(06)
[8]低压电力线载波抄表系统现状及发展[J]. 杨宗剑,冯娟. 湖北电力. 2008(05)
[9]低密度校验（LDPC）码的构造及编码[J]. 曾蓉,梁钊. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2005(03)
博士论文
[1]低压电力线信道特性与小波多载波调制研究[D]. 郑艳华.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]低压电力线信道特性与噪声模型的研究[D]. 索超男.华北电力大学(北京) 2017
[2]基于OFDM的PLC系统中信道估计与信道分配的研究[D]. 王勇.南京理工大学 2015
[3]电力线OFDM载波通信系统的FPGA原型设计[D]. 王荣军.南京航空航天大学 2014
[4]基于G3-PLC标准的低压电力线窄带通信系统研究[D]. 任会芬.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于OFDM的PLC调制解调器设计[D]. 张若愚.西安电子科技大学 2013
[6]QC-LDPC码在光纤通信中应用的研究[D]. 王伟.电子科技大学 2009
[7]LDPC译码算法的研究及其在OFDM系统中的应用[D]. 屈兰.重庆邮电大学 2007
[8]OFDM调制算法研究[D]. 张洪君.长春理工大学 2006
本文编号：3228681
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
校验集合树
除背景噪声外，还受到脉冲噪声的影响，窄带干扰而且延微秒。DM 是一种有效地利用频带内允许的带宽的调制技术[29]，可以和先进技术相结合使用。在窄带干扰，脉冲噪声和频率选择性衰减的情况下可实现非常稳健的通信[30][31]。基于 OFDM 的 G3-PLC 规范解决了以，在极其恶劣的电力信道中提供稳健的通信，在正常操作模式下提供ps 的有效数据速率，能够选定频率，允许与 S-FSK 窄带通信方式联用[33-PLC 标准-PLC 标准采取了正交频分复用技术和信道纠错编码相结合的方法，能电力线复杂的信道中可靠传输[33]。-PLC 规范由基于 OFDM 技术、适应电力线通信环境的物理层和基于 IE 标准的介质访问控制层以及支持 IPV6、UDP 协议的网络层、传输层EM 体系相兼容的应用层组成。G3-PLC 物理层协议的目的是保证数据劣的电力线窄带通信环境中有效传输，通过加入级联纠错码和交织等了理论上的数据传输速率[34]。其整体框架模型如图 3-1 所示：
11 6(π/8) 23 8(π/8) 35 7(π/8)紧接在前导码之后的四个数据符号被保留用于帧控制报头（FCH）。F个数据帧开始时发送的数据结构，并包含有关当前帧的各种信息。包的类型，帧的映射方式，帧的长度等的信息。在 FCH 中使用 5 位循环冗余校验（CRC）进行错误检测。CRC5 是作列的函数计算的。CRC5 是使用下面的标准生成多项式 3-1 来计算的G(x) = x5+ x2+ 1 3 G3-PLC 标准物理层的结构3.1 数据加扰数据扰码器模块有助于是数据处于随机分布。数据与重复的 PN 序列成多项式进行 异或 ： 7 4S x x x 1如图 3-4 所示。在每个 PHY 帧开始处理时，扰码器中的比特被初始化
【参考文献】：
期刊论文
[1]低压电力线载波通信信号与漏电保护器兼容性分析[J]. 田海亭,刘昊洁,袁瑞铭,巨汉基,李斯琪,朱晓蕾,李建岐. 电测与仪表. 2014(08)
[2]低压电力线载波通信信道特性研究[J]. 肖勇,房莹,张捷,党三磊. 电力系统保护与控制. 2012(20)
[3]智能电网PLC应用:窄带单载波已经成熟,OFDM成未来趋势[J]. 刘辉. 集成电路应用. 2010(10)
[4]低压电力线载波通信技术及应用[J]. 陈凤,郑文刚,申长军,周平,吴文彪. 电力系统保护与控制. 2009(22)
[5]LDPC码概述及若干理论和应用问题（英文）[J]. 齐行行. 世界科技研究与发展. 2009(05)
[6]电力线通信技术的研究[J]. 陈琳,黄怿. 上海电力学院学报. 2009(02)
[7]构造准循环LDPC码生成矩阵的块高斯消元法[J]. 黄炜,张建秋. 复旦学报(自然科学版). 2008(06)
[8]低压电力线载波抄表系统现状及发展[J]. 杨宗剑,冯娟. 湖北电力. 2008(05)
[9]低密度校验（LDPC）码的构造及编码[J]. 曾蓉,梁钊. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2005(03)
博士论文
[1]低压电力线信道特性与小波多载波调制研究[D]. 郑艳华.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]低压电力线信道特性与噪声模型的研究[D]. 索超男.华北电力大学(北京) 2017
[2]基于OFDM的PLC系统中信道估计与信道分配的研究[D]. 王勇.南京理工大学 2015
[3]电力线OFDM载波通信系统的FPGA原型设计[D]. 王荣军.南京航空航天大学 2014
[4]基于G3-PLC标准的低压电力线窄带通信系统研究[D]. 任会芬.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于OFDM的PLC调制解调器设计[D]. 张若愚.西安电子科技大学 2013
[6]QC-LDPC码在光纤通信中应用的研究[D]. 王伟.电子科技大学 2009
[7]LDPC译码算法的研究及其在OFDM系统中的应用[D]. 屈兰.重庆邮电大学 2007
[8]OFDM调制算法研究[D]. 张洪君.长春理工大学 2006
本文编号：3228681
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