低压电力线载波通信信道特性研究

低压电力线信道特性复杂,严重影响载波通信的质量。为了准确地了解低压电力线信道特性,根据测量数据对500 kHz～30 MHz频段下的低压电力线载波通信信道的阻抗特性、噪声特性和衰减特性进行分析。利用数理统计方法分析不同类型噪声,获得噪声特性参数并建立模型。依照自顶向下的信道建模技术建立了低压电力线多径衰落模型,根据负载线路的谐振特性对模型改进。仿真验证采用威布尔分布描述脉冲噪声频率分布特性是合理的,利用两种方法建立信道模型并与实测数据进行比较分析,结果表明改进后的模型能准确地反映低压电力线信道的特性并提高模型的精确性。     

低压电力线宽带载波通信信道建模及误差补偿

低压电力线宽带载波通信信道特性研究是实现用电信息高速采集和泛在电力物联接入的首要任务。为准确反映宽带载波信号在配电网低压电力线环境中的传输特性,该文提出基于误差反馈算法的低压电力线宽带载波信道模型,采用导行波理论改进传统传输线模型,提出平均误差反馈算法来修正实测模型参数。测量和仿真结果验证修正后的信道模型能准确描述低压配电网下宽带载波信道的传输特性,具有广泛适应性。     

基于多节点的低压宽带电力线信道建模方法研究

随着宽带载波通信在用电信息采集系统中的规模运用,如何搭建实验室数字化综合测试环境,是亟需解决的问题。目前的点对点测试理论依据来源于传统的点对点电力线信道建模方法。电力线载波通信是工作在多级中继路由下,电力线载波通信技术链路级与系统级性能测试需要构造多个节点之间的信道衰落模型。在二端口模型基础上,提出了多节点的宽带电力线信道建模方法。以分支节点为中心对网络进行划分,简化公式描述,并结合典型T型网络分析不同信道相关性产生机制。通过实测信道响应与理论仿真结果进行对比,证明该方法能够准确描述多节点电力线信道以及信道间相关特性,为未来新型高速宽带电力线载波通信技术和系统级测试方法提供理论支撑。     

宽带电力线载波MIMO系统干扰消除预编码方法

随着电力线载波通信在电力系统中的广泛应用,宽带多输入多输出系统会有共信道干扰,此干扰是除了异步脉冲噪声和周期脉冲外影响电力线载波宽带MIMO系统最大的因素。针对此问题,利用多输入多输出信道的状态信息,在发送端采用块对角化的方法消除信道间的干扰,从而提高宽带电力线载波系统的容量,同时降低了系统的误比特率。通过仿真结果和分析可以表明,所提的块对角化的预编码方法有效地消除了共信道干扰,提高了信干噪比,从而提高了系统的最大互信息并降低了系统的误比特性能。     

基于小波的多载波调制技术的电力线通信仿真

为了更有效地利用电力线进行载波通信,在建立了电力线信道噪声模型及衰减模型的基础上,选取不同支集长度的小波基函数,采用复数全小波包多载波调制方法对电力线信道模型的数据通信进行了仿真,分析了选择不同的小波基函数对仿真结果的影响。仿真结果表明,基于小波的多载波技术要比现行的基于傅里叶变换的多载波技术更加适合载波通信,同时,选取不同支集长度的小波基函数会对通信误码率产生影响。     

网络参数对低压宽带电力线信道的影响

在电力线载波信道的研究中,目前有关电网结构对电力线载波性能的影响研究较少,多径效应和频率选择性衰落现象难以从现有模型得到合理解释,也对电力线节点间的通信性能和路径拓扑中继理论支持不足,制约了宽带电力线载波通信性能的提升。针对此,通过使用基于传输线理论的方法对低压电力线通信信道仿真建模,分析了不同网络拓扑结构对频率为2~30MHz的低压宽带电力线信道特性的影响。仿真得到不同电力线长度、分支长度、单节点分支数、分布式分支数和负载阻抗的低压宽带电力线信道频率响应,并通过反傅里叶变换得到对应的信道时域冲激响应。结果表明,电力线信道频率响应中的峰值点和陷波频点的位置和衰减会受到上述网络参数的影响,时域冲激响应也会因此而衰减和失真。本文的研究对于宽带电力线通信技术在能源互联网中的有效应用具有重要意义。     

基于改进粒子群优化算法的电力线通信多径传输模型参数辨识

基于已有的电力线多径传输模型结构,以0.5~20 MHz范围内的实际低压载波通信信道测量数据为样本,将改进粒子群优化算法应用于低压载波通信信道模型的多参数辨识,通过自适应改变惯性权重提高搜索效率,同时采用模拟退火算法并自适应调整退火温度,克服了基本粒子群算法容易发生早熟收敛的缺点。对路径数为4和18的信道模型进行参数辨识的结果表明：与遗传算法相比,改进的粒子群算法可加速收敛,缩短辨识时间,同时提高了拟合精度,克服了参数的分散性,所取路径数越多,拟合效果越好。     

基于图论的宽带电力线MIMO信道特性研究

多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术已被应用到宽带电力线通信(power line communication,PLC)中,精确建立MIMO信道模型对宽带MIMO电力线传输技术的研究和系统设计具有重要意义。已有的自底向上和自顶向下的MIMO PLC信道模型在实际应用中都受到限制,该文主要针对三导体电力线网络,首次提出了基于图论的2×2MIMOPLC信道建模方法。该方法首先需要明确电力线网络拓扑结构和分布式参数,通过迭代列举算法(iterative enumeration algorithm,IEA)的递归运算求解前K条最短路径得出给定拓扑结构的电力线网络的信道传输函数,克服了电力线网络结构复杂时自底向上模型的局限性,同时避免了自顶向下模型对信道的数据测量。利用三导体传输线理论和测量结果验证了所提出方法的有效性,并与传输线理论方法进行比较,证明了该方法简单实用,对宽带电力线MIMO信道研究和工程应用有重要意义。     

电力线载波信道特性研究及仿真

电力线载波通信以电力传输线为信道,实现数据传递和信息交换。针对低压电力线载波通信信道所处的环境噪声干扰特点和衰落特性,探讨了符合我国实际情况的典型信道传输模型。仿真结果分析表明,该模型可以较好地模拟实际电力线信道环境,为进一步开展电力线载波通信的研究提供了理论依据。     

电力线载波通信时频混合降噪方法

电力线干扰噪声是影响电力线载波通信(power line communication,PLC)传输质量的重要因素,直接降低电网信息物理系统的泛在感知和可靠传输性能。为提高电力线载波通信抗干扰能力,该文提出了一种低压电力线载波信号时频混合降噪方法。通过对电力线载波环境中五种常见噪声建模分析,结合载波调制方式,将载波信号降噪问题分解为信号频域降噪和载波时域降噪两步处理,并提出码元位置校验和幅值补偿操作,最终实现电力信号降噪的目的。仿真实验结果表明,该方法在不同编码模式和信道环境下都具有显著的降噪效果,且有很好的抗信号衰减性能,可有效提升信噪比。     

基于NS-3的PLC多频通信协议仿真平台设计与实现

针对缺乏电力线载波通信协议评估、验证环境的问题,提出并实现了一种基于网络仿真器NS-3的电力线载波多频通信协议仿真平台。基于NS-3仿真平台,研发了电力线载波通信模块,实现了物理层、媒体接入控制层及逻辑链路控制层功能,采用基于前导信号的三次握手机制实现工作频率认知,进而实现多频组网及多频通信。仿真平台不仅支持典型电力线载波通信网络拓扑配置,也支持实测信道衰减/噪声数据的导入。测试结果表明,仿真平台可实现不同场景下不同协议功能、关键算法及关键参数的仿真和验证,支持节点接入率、吞吐量等网络性能的统计,为电力线载波多频通信协议的研究提供了有力的工具。     

基于迭代合并的多端口网络低压电力线信道建模研究

电力线信道建模是实现复杂电力线网络下可靠通信最重要的步骤之一。传统的电力线信道建模方法是基于端到端的电力线信道,而低压配电网实际是一个具有多端口的网络,各个端口之间的信道响应由于信道路径的相关因而具有关联性。目前的信道模型缺乏对整个网络不同端口信道响应的研究,忽略了电力线信道与无线信道在物理特性上不同之处。文章提出多端口网络环境下电力线建模的新方法,理论分析电力线信道多端口之间相关性问题,研究基于多端口网络信道冲击响应建模方法的理论基础,建立多端口子电路网络分解方法的理论模型,所提出基于迭代的信道响应合并方法能够有效解决复杂低压电力线拓扑环境下的信道建模问题,为分析电力线载波信道空间相关性并在电力线上实现多输入多输出(MIMO)技术提供理论依据。     

基于多层感知器的低压电力线时变信道非线性均衡方法

通过添加适当的循环前缀(CP)的正交频分复用(OFDM)技术是一种去除高速通信中符号间干扰的有效方法，但低压电力线作为载波通信通道使用时是一种时变多径信道，采用OFDM技术进行高速载波通信时信号的正交性会因此而受到一定程度的破坏，产生子载波间干扰（ICI）。该文采用基于多层感知器（MLP）的均方差(MSE)准则实现了一种时变信道的非线性均衡。为了验证所提出的非线性均衡方法的有效性，选取具有宽带耦合放大器的实际低压电力线通信(PLC)信道作为实验用非线性信道模型。对比了基于MSE准则的线性和非线性均衡器对系统性能的影响，表明该文采用的非线性均衡方法可以更有效地补偿信道的多径性和时变性造成的影响和改善电力线载波通信系统的性能。     

基于Simulink的中压PLC通信系统设计与仿真

电力线通信技术将传统的输电网用于通信,因安装方便、维护量少、投资小而受到广泛关注,但电力线信道复杂的传输特性严重影响信号的传输。文章基于电力线载波通信的特点,介绍了中压电力线信道建模方法。对山西某中压电力线信道的衰减特性进行了分析测量,建立了该信道的滤波器模型,并成功应用到OFDM仿真系统中。通过一系列测试,验证了OFDM技术在中压电力线多径衰落信道的条件下,能实现高速的数据通信。     

低压电力线载波信道测试装置设计

电力线载波通信在居民抄表、路灯控制等领域广泛应用,然而由于电力线不是专用信道,且受用电设备、电力负荷、线路结构等影响较大,其传输特性在时域、频域上具有多变性,直接影响到电力载波通信产品的业务承载能力和应用效果。文中研制了一种便携化低压电力线载波通信信道测试装置,实现了电力线载波信道的阻抗、衰减和噪声三个重要信道参量的在线测量,并可通过即时分析软件实时掌握载波信道的变化特征,对电力线通信产品的技术实现和工程化应用具有重要意义。     

电力线载波通信信道建模技术综述

电力线信道模型的建立和电力线载波频率的优化是电力线上实现高速数据传输的理论基础。首先简要介绍了电力线信号传输基本理论,然后按照建模所需参数的获取方法进行分类,并对各类建模技术进行了综述：将电力线信道建模技术分为自顶向下法和自底向上法两类,介绍了这两类建模技术的发展历程,并分析了各类建模技术的优缺点。结果显示自顶向下法的精确度不高,而其他学者提出的自底向上法的拓展性太差。因此提出了一种基于图论法的自底向上电力线载波信道建模方法,该方法拓展性良好。最后分析了该方法应用于智能电网中压电力线载波通信的可行性。     

中压配电网电力线载波通信系统自适应频点选择算法

在电力线载波通信中应用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术需要进行频点的优选。在分析信道输入阻抗对电压传输特性影响的基础上,提出一种基于在线测量信道输入电抗的频点优选算法。首先在默认频点下完成通信节点的入网,然后通过在线监测信道输入电抗筛选出部分频点,在这些频点处测试上、下行信号强度,通过简单计算优选频点作为子载波通道。以保定市实际中压配网为例进行仿真验证。仿真结果表明所提算法在保证通信质量前提下,可以筛选掉大量不可用频点,提高了频点优化速度。     

计及通信资源优化的电力线载波通信路由算法研究

基于电力线载波技术的用电信息采集系统实现全网信息可交互,为负荷需求侧响应、预付费管理、配变监测分析等业务的数据和控制指令提供必要的通信通道,是电力系统实现智能化的关键技术之一。随着电网规模的增大、业务类型和数据量的增多,无论是窄带载波还是宽带载波都将呈现出信道资源紧张,传输能力下降的问题。为保障用电信息采集数据的准确可靠传输,基于业务区分服务模型,本文提出一种计及通信资源优化的电力线载波通信路由算法。算法实现了对不同类型业务的快速分组和传输路径区分计算。根据电力线载波通信网络当前资源现状,同时考虑不同业务类型的QoS需求而制定多目标函数,使业务能够全局优化使用通信资源,在一次路由中满足多服务质量需求。通过实验仿真,证明了本文所提出算法在优化网络资源方面具有较优性,并能够有效避免网络拥塞和传输数据丢失的发生。     

利用多径模型对中压电力线传输特性建模

应用多径模型对中压电力线信道进行建模可以归纳为一个无约束最优化问题。文中通过合理设置初始参量,运用Matlab工具,发现中压电力线信道的幅频特性可用少于15径的多径模型进行较为精确的描述。这个结果有利于未来在系统设计和性能评估中采用多径模型进行信道模拟与分析。文中还给出了1~30MHz频率范围内中压电力线信道上的实测幅频特性与多径模型最小均方拟合结果的比较。     

低压载波通信信道模型的遗传算法多参数辨识

低压载波通信的发展要求有适合于信道仿真性能分析的传输模型.在已有传输模型结构的基础上,以实测数据为样本,将遗传算法应用于低压载波通信信道模型的多参数辨识,实现了较好的多参数辨识效果,为低压载波通信电力网的研究和设计打下了较好的基础.