基于 ZYNQ UltraScale+ MPSoC 的智能电网宽带微 功率无线通信系统原型机

基于 ZYNQ UltraScale+ MPSoC 的智能电网宽带微 功率无线通信系统原型机


by 叶宇欣、杨正海&袁帅

微功率无线技术是一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、短时延、低速率, 高可靠的近程无线网络通信技术。宽带微功率无线通信系统将提供传输性能更好、 稳定性更高、兼容性更有保障的本地台区(一台变压器的供电区域)下的通信方 式,该技术将有力地推进国家电网的发展和建设。宽带微功率无线通信系统具有 以下几个显著的特点:(1)实时数据量不大;(2)无线环境复杂;(3)发射功率受限; (4)设备工作周期长且成本低廉。因此,该系统所使用的无线传输技术必须具备复 杂度低、抗干扰能力强、灵敏度高和功耗低等特性。

基于 Chirp 信号的无线传输技术具有低复杂度、低功耗、抗多径能力强和抗 干扰效果好等优点,并已于 2004 年被列为 IEEE 802.15.4 标准的物理层备用技 术。Chirp 无线传输技术的优点和宽带微功率无线通信系统的需求十分吻合,所 以将其做为宽带微功率无线通信系统传输技术的首选方案。

宽带微功率无线通信系统原型机使用 Xilinx 的 ZYNQ UltraScale+ MPSoC XCZU6CG 作为基带处理芯片,使用 ADI 公司的 AD9361 作为射频收发器。采用 ARM+FPGA硬件架构,使用Cortex-R5实时处理单元运行协议栈软件,FPGA主 要负责对基带数据进行 CRC 编码/校验、Tubro 编码/译码、信道交织/解交织、以 及 Chirp 调制/解调,最后通过射频前端发送或接受信号。宽带微功率无线通信系 统原型机设计满足国家电网公司《电力用户用电信息采集系统通信协议:微功率 无线通信标准》要求的无线抄表系统,包含中心节点和子节点,用于电力用户用 电信息采集。该系统具有自动组网,数据传输,多跳中继,自动路由等功能。

关键词:智能电网,无线微功率,物联网,协议栈

参赛队员与指导老师合影

参赛队员与作品合影

模块整体

射频版反面

射频版正面

数字版反面

数字版正面

2020年9月27日 16:11
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