基于FPGA的機(jī)載電力線載波通信調(diào)制解調(diào)模塊設(shè)計(jì)

陳永紅，張 砦，黃莉莉，劉 峰，王友仁

(1.沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所揚(yáng)州協(xié)同創(chuàng)新研究院有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200；2.南京航空航天大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，南京 211106)

0 引言

機(jī)載電力線載波通信是一種以飛機(jī)機(jī)載電力線為媒介進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ㄐ欧椒ǎ跈C(jī)載電力線的載波通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電纜上既供電又傳輸控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信息，對(duì)于解決現(xiàn)有飛機(jī)環(huán)境下因分別采用獨(dú)立配置供/配電網(wǎng)、控制信息網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)所導(dǎo)致的重量疊加、空間擠占、信道閑置和組網(wǎng)不靈活等問題有重要研究意義。

目前，國(guó)內(nèi)電力線載波通信技術(shù)已在民用領(lǐng)域得到比較廣泛的應(yīng)用，但面向飛機(jī)機(jī)載環(huán)境的應(yīng)用幾乎是空白，主要原因是機(jī)載電力線信道的強(qiáng)噪聲干擾、機(jī)載設(shè)備工作頻率多樣化等因素導(dǎo)致的信道復(fù)雜度高，加上機(jī)載通信要求更低的通信誤碼率，因此，目前機(jī)載載波通信技術(shù)仍處于研究探索和可行性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段。本文研究以驗(yàn)證機(jī)載環(huán)境下電力線通信的可行性和有效性為目的，主要介紹基于FPGA的調(diào)制解調(diào)模塊設(shè)計(jì)方法，并基于整個(gè)通信模塊設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試。

本文設(shè)計(jì)的通信波特率為115.2 kbps，采用頻移鍵控(FSK)技術(shù)，采用的2FSK方法具有轉(zhuǎn)換速度快、抗干擾性和抗衰落性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且技術(shù)上易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，適合用于驗(yàn)證機(jī)載電力線載波通信應(yīng)用的可行性和有效性。基于Vivado2018.2平臺(tái)和Verilog硬件編程語言，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，得到了基于FPGA的較高性能和較低誤碼率的調(diào)制解調(diào)器，并構(gòu)建了整個(gè)電力線載波通信系統(tǒng)對(duì)FPGA調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行性能測(cè)試和分析。……