启星辰7
ELECTRIC POWER ICT
电力信息安全专家
中图分类号:TN915.853文献标志码:A文章编号:2095-641X(2013)11-0012-04
PLC中OFDM应用及DSP代码
自动生成
叶夏兰,林东
福州大学物理与信息工程学院,福建福州350108)
摘要:为了研究OFDM技术在PLC通信中的应用及其DSP实现,利用 MATLAB系统中的
Simulink建立OFDM模型,仿真验证模型参数设置正确及技术指标符合要求后,通过自动
转换生成DSP代码,经CCS编译后加载到DSP开发板运行产生OFDM波形。实验结果
显示,DSP输出的OFDM调制波形与理论仿真结果一致,验证了利用 MATLAB模型转换
方式生成DSP代码的可行性与正确性,并分析了不同IFFT点数对输出波形的影响。利用
该方法可以方便地研究OFDM等通信系统的性能,快速地进行DSP开发应用。
关键词:电力线載波通信;OFDM;代码生成; MATLAB
技术研究
1基于OFDM的电力线载波通信
0引言
由于目前国内常用的载波技术都是基于固定频
电力线载波( Power Line Carrier,PLC)通信是点、窄带、简单的调制技术,因而传统
电力载波技术
种利用电力线载波进行信息传输的通信方式。随在实际应用中具有一系列的局限性,主要体现在
着高速电力线载波通信技术的不断进步,电力线载对信道的时变性、频率选择性衰落不具备自适应能
波通信不仅被用于远程抄表、家居自动化,国内外还力:对窄带干扰及多径衰落不具备抵抗能力;数据速
相继开展了利用低压电力线传输1Mbit/s以上的高率低,一般为几百bit/s;通信性能受环境影响较大。
速电力线载波技术研究,从而实现传输数据、语音
针对智能电网对电力线载波通信提出的数据速
视频和电力为一线的“四网合一”。然而,由于在线率、通信可靠性、通信实时性等要求,电力线载波通
路上电压高、电流大、噪声大、负载种类多等原因,造信的性能提高成为当前研究和应用的重点。OFDM
成信号在电力线上传输时必须要求设备具有较高的是一种先进的多载波调制技术,近年来被广泛应用
抗干扰性和稳定性
于信道环境恶劣的通信系统中并取得较好的通信
目前,高速电力线载波通信采用的主要调制技效率。OFDM是一种将若干个彼此独立的信号合
术有单载波、扩展频谱和正交频分复用( Orthogonal并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。
Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制技术OFDM各传输子载波相互.正交,从而具有很强的抗
3种叫。本文研究OFDM调制技术在电力线载波通信道衰落能力和较高的频谱利用率,并能很好地抑
信中的应用。
制码问干扰
2013年第11卷第11期
ELECTRIC POWER ICI
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…
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电力信息安全专家
将OFDM技术应用到电力线载波通信将会大大
Bernoulli
Bit io
Rectangular QAM
提高电力线载波通信的性能,不仅可以有效提高数
Bina
Modulator
OFDM
Converter
Modulation
据的通信速率,利用OFDM技术的抗干扰能力以及
对信道自适应能力也可以加强电力线载波通信的可
0.0001299
Error Rate
Calculation
26
靠性。同时由于通信速率以及可靠性的提高,通信时
200+00
AWGN
延也必将得到缩短,通信的实时性也可以得到保证。
Rectangular
OFDM
Bit Converter
Demodulation
2OFDM技术原理
Baseland
OFDM的基本原理是把高速的串行数据流分解
图2OFDM系统的 Simulink仿真模型
成若干个并行子数据流,每个子数据流再加载到相
Fig 2 Simulation of the OFDM system by Simulink
应的子载波上进行调制,最后把各个子载波上的信
号叠加合成输出到信道中,在接收端再进行相应地
为了缩短DSP代码编程的开发周期,利用
分离解调。OFDM系统原理如图1所示
MATLAB LINK for CCS Development Tools /ll
Embedded Target for the TI Platforn工具包可以
OFDM调制
直接由 MATLAB下的 Simulink模型直接自动生
IFFT
插人闲数模
成DSP的可执行代码?,研发者可以更直观地在
护间附转換
MATLAB的环境下完成DSP的开发。
信道传
OFDM系统发送端的DSP代码生成仿真模型
R」数字」并串
串并し去除保模数
如图3所示。
解调
转换卜护间门转换
DN解调
技术研
图1OFDM系统原理
Preferences
Fig 1 System principle of the OFDM
Bemolli
Rectangular
OFDM
+QAM Modlato
数据流经过数字调制后进行串/并转换,并行
Generator
Converter
Baseband
Modulation
数据映射到各个子载波上,经过快速傳里叶逆变换
Float to
igital
Nbuffer
To Frame
(IFFT)运算,并/串转换后加入保护间隔,经数/模
Output
Converter
转换以模拟信号在信道中传输。接收端进行相应的
图3OFDM系统发送端的DSP代码生成仿真模型
逆运算,包括去除保护间隔、FFT、数字解调等得到所
Fig 3 Simulation model of the DSP code generation for
传输的数据。
OFDM transmitter
3OFDM的 Simulink仿真及DSP代码自动生成
仿真系统设置模块假设子载波数为50,IFFT点
根据OFDM的基本原理,设计的OFDM系统的数为128,子载波频率为2,构造共轭对称谱频率
Simulink仿真模型如图2所示。
为/~/123。模型模块设置及参数设置如下。
信源采用伯努利信号发生器。系统流程如下:
1)帧转换模块:将数据转换成帧形式传输。
」六进制数据产生→16QAM调制→IFFT变換→
2) Unbuffered模块:对数据进行并/串转换,将
加循环前级→AWGN信道→移除循环前缀→FT并行低速传输数据流转换成串行高速数据,以便实
变换→16QAM解调→误比特率计算。OFDM信号现在DSP发送板的GPIO口输出。
调制子模块设置根据构造对称频谱进行IFFT运算
3) Float to Interger模块:完成浮点数据到整型
的方法建立OFDM信号调制子系统。对数据流进行数据的转换。
共轭对称性构造,所以IFFT变换
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