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。     

多输入多输出宽带电力线载波通信信道模型研究

该文提出一种多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)宽带电力线载波通信(power line communications,PLC)信道混合模型。该模型结合电力线载波通信信道自上而下和自下而上两种建模方法,考虑了多输入多输出载波信道的空间相关性,提供一种不需要完整载波网络拓扑信息和测量数据的先验电力线信道建模方法。给出了低压室内电力线载波通信信道模型算例,分析了算例在2~30MHz和2~100MHz两种带宽下的信道特征和参数,并与已有模型进行了对比。结果表明,在同等条件下该文模型与已有模型仿真结果一致,但克服了需要获得大量负载阻抗信息或大量测量数据建模的困难,为多输入多输出电力线载波通信提供了一种具有实用价值的仿真分析方法,对于简化多输入多输出电力线载波信道的研究、设计和工程应用具有重要意义。     

低压集抄载波通信测试系统的研制及应用

针对低压集抄载波通信信道的特点,深入研究了可用于智能电网的电力线载波通信技术的通信性能测试方法,提出了基于固定通信次数的灵敏度范围夹挤算法,研制了用于测试载波通信单元通信性能的试验系统,开发了一套应用于试验系统的自动测试软件。该系统可以改变电力线载波通信信道参数,对中心频率不同的三种载波通信技术方案进行接收灵敏度测试。试验结果表明,测试系统能够准确测量数据采集终端及载波电能表的工作参数,满足系统设计要求。     

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。     

电力线传输特性和噪声干扰对通信性能的相对影响

电力线载波通信技术是支撑智能电网信息传输的重要技术之一,但是电力线作为信息传输通道时具有复杂的传输特性和较多的噪声干扰。为分析电力线信道的频率选择性对通信性能的影响及其和信道噪声的相对作用,设计滤波器模拟具有不同频率选择性的电力线信道,用米德尔顿A类噪声模拟信道中不同强度的噪声,采用基于OFDM技术的G3-PLC标准建立窄带电力线载波通信系统模型进行仿真分析。结果表明：电力线载波通信中,低速率传输数据或信号带宽较小时噪声干扰比频率选择性对系统性能影响大。随着数据传输速率或信号带宽增加,信道的频率选择性对系统性能的影响逐步增大。该结论为设计和研究电力线载波通信系统提供了理论分析基础。     

环网下电力线载波通信信道特性的影响因素分析

智能配电网除传统的树状拓扑结构外,还将出现环网、格状网等结构。建立具有这些特殊拓扑配电网的电力线信道模型并进行信道特性影响因素的分析是在智能配电网中应用电力线载波通信技术的必要前提和重要依据。首先提出了对不同网络拓扑具有通用性的基于信息节点的信道建模方法,在此基础上通过仿真分析了主干长度、分支长度、负载阻抗和分支个数等因素对环网拓扑下信道传输特性的影响规律,重点分析了这些影响因素对信号衰减的影响。通过实验验证了所得结果的正确性和有效性。所提出的分析方法和所得结论为设计智能配电网电力线载波通信的调制方法提供了必要的理论基础和技术手段。     

基于USRP的电力线载波技术验证平台设计与实现

针对电力线载波通信技术研究缺少实际验证环境的问题,提出了一种基于USRP(Universal Software Radio Periphery)的电力线载波通信技术验证平台。以USRP硬件板卡为基础,通过对USRP板卡的FPGA进行二次开发实现电力线载波通信数字前端,使用USRP板卡上的SRAM完成对发送数据与接收数据的缓存以简化设计的复杂度,采用以太网接口实现USRP板卡与主机matlab软件的连接,结合自主开发的模拟前端与耦合电路,使得用于电力线载波技术研究的仿真代码可以直接在电力线信道上进行验证,提高了电力线载波通信技术研究的效率与可靠性。测试结果表明,通过灵活配置数字前端的工作频率与带宽,验证平台适用于不同频带范围的电力线载波技术验证。     

具有格状网的电力线载波通信信道特性的分析

智能配电网除传统的树状拓扑结构外,还将出现环网、格状网等结构。建立具有这些特殊拓扑配电网的电力线信道模型,并进行信道特性影响因素的分析是在智能配电网中应用电力线载波通信技术的必要前提和重要依据。通过基于信息节点的建模方法建立格状网拓扑的信道模型,并仿真分析前后主干长度、格网主干长度、分支长度、分支负载等因素对格网拓扑下信道传输特性的影响规律,重点分析了这些影响因素对信号衰减的影响。通过实验验证了所得结果的正确性和有效性。所提出的分析方法和所得结论为设计智能配电网电力线载波通信的调制方法提供了必要的理论基础和技术手段。     

电力线通信中传输线参数测试与应用

为了研究电力线载波通信信道的特性,有必要对电力线通信中传输线的电气参数进行实际测试和分析。本文基于耦合传输线理论,模拟实际线路分布情况,对某一具体长度的电力线进行测试,理论推导出该长度的传输线在不同频率的电气参数值。通过对实际测量数据与仿真结果的比较,验证了理论计算的正确性。此外,基于传输线模型建立了电力线通信中各分支线路的模型,Pspice仿真结果基本和测试结果一致,为电力线信道模型的建立及其特性的分析与研究奠定了基础。     

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。     

低压电力线通信信道的多径效应分析

针对低压电力线信道的多径衰减效应,在分析低压电力线信道噪声、衰减和多径特性的基础上,提出采用分集技术降低通信系统误码率的解决方案,并使用矩阵实验对其模型进行仿真验证。仿真结果表明:最小频移键控的电力通信系统采用分集技术可抵抗多径效应。     

一种新的低压电力线通信比特和功率分配算法

为了提高低压电力线通信的传输速率和信道容量,提出了一种新的比特和功率分配算法。利用正交频分复用(OFDM)自适应比特分配方法动态调整了信号的调制方式,在此基础之上分析了电力信道传输信号的误码率。选取电力线多径传输模型作为信道模型,结合注水法和通信服务质量(QoS)提出了基于特定QoS的约束注水法,得出了最大化信道容量的闭式解,分析了影响信道容量的主要因素。仿真结果表明:4QAM调制方式对应的误码率最小。与已有注水法相比,所提功率分配算法的性能最优,当信噪比为40dB时,信道容量可达960Mbps,从而实现了电力信道传输速率的大幅升级。     

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。     

高压电力线载波COFDM通信及编码技术的应用研究

针对目前电力系统载波通信的现状 ,提出了一种基于编码正交频分复用调制技术的高压电力线载波数字通信系统 ,并讨论了COFDM系统中关于峰均功率比、同步、信道抗干扰编码问题及相应的解决方法。文中还通过计算机仿真测试了所提出的数字通信系统的误码率 (BER)性能 ,取得一个比较好的结果 ,仿真结果证明该技术适合在高压电力线信道进行高速数据通信     

低压电力线信道中脉冲噪声的建模及仿真

在低压电力线信道的各种噪声中，随机脉冲噪声是影响高速电力线通信的主要因素。首先分析了低压电力线信道的噪声特性，尤其是脉冲噪声；通过将噪声状态分组，并引入过渡状态，建立了基于分群马尔可夫链的脉冲噪声统计模型，并用单差错状态Fritchman模型的无差错游程分布来拟合实际测量的概率曲线，从而得出模型的各参数值。最后进行了相应的测量及仿真，给出了脉冲间隔时间和脉冲宽度的概率分布曲线。仿真研究结果表明，所建模型是有效的。     

智能电网电力线通信系统信道噪声模型分析

将智能电网电力线通信系统作为研究对象,以建立两种噪声模型之间的关系、比较两种模型下的信噪比SNR(signal-to-noise ratio)为研究目标,提出两种噪声模型来模拟电力线通信信道中噪声情况的方法。该方法利用循环平稳噪声模型和米特尔顿A类噪声模型的概率密度函数,得出电力线通信信道中的噪声类别。同时,通过数学推导,得出两种噪声模型在正交频分复用OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)系统中SNR表达式和在正交幅度调制16 QAM (quadrature amplitude modulation)技术下比较两种噪声模型的SNR。最后,利用MATLAB软件系统仿真,仿真结果显示,循环平稳噪声模型比米特尔顿A类噪声模型的SNR高2.5 dB左右,智能电网电力线通信系统可靠性得到提升,为电力线通信的发展研究提供了一定的理论基础。     

基于FPGA的电力线信道实时仿真系统与实现

由于低压电力线网络结构的复杂性和时变性是影响电力线可靠性的关键因素,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的低压电力线信道特性模型.设计了该模型的实时仿真系统,整个系统由4个模块构成,包括输入端预处理、信道模拟、输出端预处理、噪声模块,并用FPGA控制实现.利用FPGA构建电力线信道实时仿真器,满足系统实时性和设计成本...