多跳中继宽带电力线通信网络中的OFDM跨层资源分配

为保障宽带电力线通信网络的有效性和可靠性,提出一种综合多跳中继宽带电力线通信网络的业务层、网络层、介质访问控制(Media Access Control,MAC)层和物理层信息的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)跨层资源分配方法。首先建立综合跨层信息的MAC层数据包调度效用值模型和基于公平性阈值控制的物理层子载波分配模型。提出为满足各用户服务质量需求的MAC层高效用值数据包优先调度准则。再将该模型和准则应用于宽带电力线通信网络各交叉节点的资源分配过程中。最后在典型电力线信道环境下对所提算法及对比算法进行仿真。仿真结果表明所提算法能够保证实时用户与非实时用户的通信速率和时延的服务质量需求,且具有较大的系统吞吐量和较好的时延特性,有效解决了多跳中继宽带电力线通信网络的OFDM资源分配问题。     

电力线通信物理层综述

电力线通信收发器主要由物理层、介质访问层和逻辑链路层3部分构成,其中物理层是电力线通信收发器系统最基础和最关键的部分之一,其功能主要是把信号调制成为可以传输的信息,并解调发射端传输的信息,提高通信系统的抗干扰性和稳定性。为了更加全面和深入地了解电力线通信系统标准中物理层性能上的特点,文章对目前国际上主流电力线通信系统标准的物理层技术进行了介绍。重点对窄带电力线通信相关标准物理层技术进行了总结、分析。     

电力线宽带载波通信的干扰过滤技术

电力线宽带载波间存在大量干扰信号,采用传统方法构建的干扰模型,只能在高信噪比的情况下完成通信过程中的干扰过滤,有效信号被淹没于干扰信号中,导致干扰效果差。提出一种基于改进时频峰值滤波算法的电力线宽带载波通信干扰过滤方法,利用频率调制将电力线宽带载波通信中的干扰信号编码成解析信号的瞬时频率,通过瞬时频率估计对干扰信号进行识别;采用时频峰值干扰过滤技术,对电力线宽带载波通信干扰信号中的原始信号进行恢复;在信号处理前,对时频峰值滤波算法进行改进,获取基本模式分量,依据干扰信号与有效信号的主导模态,利用不同窗长进行处理,将得到的电力线宽带载波通信信号应用于时频峰值滤波技术中,实现干扰过滤。实验结果表明,该方法干扰过滤效果好、过滤性能高、运行时间短,具有良好的实用性。     

低压PLC信道特性研究与新型调制解调算法探讨

本文对低压电力线载波通信信道特性进行了实验研究,重点测量和分析了低压电力线的阻抗特性、衰减特性和噪声特性。同时,针对低压电力线载波通信信道特点,提出了一种新的调制解调算法。仿真结果证明该算法同时对宽带噪声、窄带噪声和多径干扰具有较强的抑制能力。     

基于单频通信的低压电力线通信系统设计与实现

为了提高低压电力线通信的可靠性,提出了一个将单频通信和低压电力线通信相融合的低压电力线载波单频通信系统。该系统在基于Q/GDW 11612—2016标准的物理层基础上,只需对数据链路层进行修改从而缩短了信号的传播时间。同时,提出一种基于分数型锁相环的间隔式时钟同步算法,避免了时钟的过度调节,实现了系统中单频通信时钟同步的高精度调整。仿真及实际测量结果表明：所提出的时钟同步算法具有很高的时钟精度;由于低压电力线载波单频通信系统融合了两者互补的优势,相比于电力线通信,该系统具有更高的通信可靠性。验证了低压电力线载波单频通信系统是实际可行可靠的。     

基于图像处理的无人机电力巡线航向偏差检测

无人机航向偏差检测是无人机电力线智能巡检的关键技术之一。通过对图像中电力线的特征分析,提出一种电力线图像检测并获得航向偏差的方法。首先对原始图像进行预处理,减少背景对电力线检测的干扰;其次采用Sobel算法进行边缘检测,通过形态学处理滤除二值图中的背景噪声并增强电力线边缘;然后利用Hough变换实现电力线的快速提取;最后基于检测结果拟合出当前电力线方向,获得航向偏差。实验结果表明,该算法可以有效减少图像背景干扰,电力线检测速度达到12～24帧/s,实现直线型电力线检测并获得航向偏差,航向准确率达到98.67%,位置准确率达到97.45%,具有检测速度快、准确率高等优点。     

一种低压电力线载波通信路由方法

低压电力线载波通信信道常常表现出噪声干扰强、信号衰减大、时变性强,直接影响电力线载波通信的范围,降低电力线载波通信的可靠性.文中通过分析低压电力线网络拓扑结构,提出了一种基于Q学习和改进蚁群系统融合的电力线载波通信路由方法.首先采用Q学习算法对电力线网络进行全局搜索得到各路径上信息素初始值;然后利用蚁群算法正反馈收敛机制以及改进后自适应调整搜索策略得到最优路由.将文中算法与两种蚂蚁系统算法进行仿真对比,结果表明,文中算法能更快地建立起网络中主节点到各从节点的路由,并能根据通信信道的变化动态的维护路由,具有很强的抗毁性和自愈性,提高了低压电力线载波通信的可靠性.     

窄带OFDM低压电力线载波技术及标准化发展趋势分析

针对低压电力线载波通信及电力用户用电信息采集应用,分析了窄带OFDM低压电力线载波技术的发展现状以及国际标准化情况。首先分析了低压配电网电力线信道的特点,揭示了新一代低压电力线载波通信均采用窄带OFDM调制技术的原因;然后针对我国电力用户用电信息采集电力线载波本地网络,提出了一种协议栈模型,目的是为标准化建立一个分层协议框架,实现不同厂家载波终端的互联互通和互操作。最后分析了物理层工频过零点传输的必要性,并对几个主要的窄带OFDM物理层标准进行了比较。     

融合工频通信的电力线载波路径搜索算法

对于配电网低压侧电力线通信网络而言,电力线信道具有未知性、时变性、多样性等特点,在实际应用中存在着通信可靠性较低的问题。而电力线双向工频通信系统(TWACS)具有抗干扰、抗衰减能力强的优势。目前路径搜索信令和数据传输都采用同样的技术传输。路径搜索信令通信可靠性低会严重制约路径接力算法的选择和中继接力的效果。对此,文中在阐述低压配电网电力线载波通信网络拓扑和特征的基础上,提出了一种融合TWACS的电力线载波路径搜索算法。对初始路由表进行优化、参数分析及对比分析,来说明该算法的有效性及优越性。同时,分析了路径搜索算法的抗毁性。从理论上深入归纳、分析和总结了该算法的建模理论。结果表明算法在提高有效性和可靠性等方面优势明显,能够更好地满足配电网中电力线中继传输需求。     

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。     

宽带电力线载波通信物理层资源分配新算法

宽带电力线载波基于正交频分复用技术可实现电力串行通信数据的并行传输,增强了电力通信系统的实时性与高效性.针对宽带电力线载波通信资源分配问题,文中提出了一种低复杂度的物理层资源分配算法,首先基于等功率分配方式确定各用户为满足其最低速率需求所需的子载波集合,将多用户资源分配问题降维成单用户资源分配问题,之后对各用户所分配的子载波集进行功率优化,实现系统吞吐量的进一步提升.实验表明所提算法在满足更多用户并发业务的最低传输速率需求的同时,有效提升了网络吞吐量.     

基于OFDM的电力线通信网络

低压电力线通信网络作为一种新的局域网接入方式，与其它接入方式相比有显著的优点，但由于电力线信道恶劣，构筑电力线通信网络有很大困难，正交频分复用在抗干扰方面的优异表现促使电力线通信网络的物理层采用OFDM技术，同时电力线通信网络必须提供可靠的高性能的服务质量（QoS），故网络的数据链路层要采用合适的媒质访问控制（MAC）接入协议。     

面向并发多业务的宽带电力线载波通信跨层资源分配算法研究

宽带电力线载波通信采用自适应正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术有效提升了通信速率,为实现电力多业务应用提供了丰富的通信资源保证。现有研究多是基于单一层级的网络状态进行资源划分,各业务所需速率多为静态预先设定且为固定值,因此会导致各子载波信噪比存在明显差异性的情况下,系统无法根据业务的不同QoS需求及网络中实时队列长度对所需资源进行自适应调整。抑或缺乏依据当前网络状态的动态调配灵活性,导致通信资源的浪费或通信需求无法满足。文章针对并发多业务的资源分配问题,通过应用层、数据链路层、物理层间的数据映射,建立了跨层资源分配模型。根据应用层电力多业务的QoS需求、数据链路层缓存区内队列长度以及底层物理层子载波和系统功率,将数据分组等待时延以及分组损耗映射为实时/非实时类用户的最低传输速率,进而提出基于效用函数的MAC层用户调度和物理层资源分配算法。最后通过典型电力线信道环境仿真实验发现:所提算法比现有2个电力线载波资源分配算法在多业务并发场景下单用户的吞吐量最高可提升47.62%,分组等待时延缩短37.25%,分组损耗降低72.04%。更好的资源分配使得文章所提算法能够在保证QoS需求情况下,允许更多的用户同时接入系统,有效提升了基于OFDM的宽带电力线载波通信资源利用率。     

电力线通信中LDPC译码器的优化设计与实现

电力线信道的噪声干扰很强,严重影响通信系统性能。文章提出了一种适于电力线通信中LDPC码的译码器硬件结构优化方法,并通过FPGA设计实现。算法的修正过程只包含简单的算术和逻辑运算,便于FPGA实现。本文方案提供的结构与常用的部分并行译码结构相比,节省了大量硬件资源。经软硬件仿真验证,硬件BP实现结构性能接近浮点BP算法,能应用于电力线通信等信噪比较低的传输领域。     

基于OFDM的低压电力线通信网络的协议研究

根据国内低压电力线通信网络的实测环境和噪声的分布情况,提出了基于正交频分复用(OFDM)的低压电力线通信网络的物理层参数模型和数据帧传输格式,最后又介绍了一种简单的停等式传输协议用来差错控制和差错恢复。     

欧洲电力线智能计量发展标准简介

低压电力线载波通信采用低压电力线作为传输介质,为通信网络“最后一公里”问题提供了一个很好的解决方案.本文介绍了一个新的基于OFDM技术的低压电力线载波通信标准——电力线智能计量发展(Power-line Intelligent Metering Evolution,PRIME),对PRIME的物理层、MAC层和汇聚层进...     

基于稀疏贝叶斯学习算法的电力线通信脉冲噪声抑制方法

电力线通信脉冲噪声干扰是影响通信系统性能的主要因素之一。文中针对电力线中的脉冲噪声,采用基于稀疏贝叶斯学习算法的抗脉冲方法,将电力线信道中空子载波包含的信息用于脉冲噪声估计,通过基于正交频分复用(OFDM)的宽带电力线载波通信系统,在实际室内电压电网中,验证了算法的可行性。     

抗用电器干扰的电力线长度在线测量方法

在智能低压电网中,用电器干扰是影响电力线长度测量准确率的主要因素。利用信道传递函数,建立了电力线长度在线测量模型,仿真分析了用电器对传递函数相位的影响,结合线性优化技术,提出了一种抗用电器干扰的电力线长度在线测量方法。仿真结果表明,所测量的误差不大于3%。研究成果为提高用电器干扰下电力线网络物理拓扑测量的准确率提供了基础。     

OFDM电力线载波通信系统中同步技术研究

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统能够对抗电力线环境中的频率选择性衰落、多径干扰、脉冲噪声等。由于符号定时偏差和载波频率偏差将会产生较为严重的符号间干扰(ISI)和信道间干扰(ICI),从而降低OFDM系统性能,所以OFDM关键技术之一同步技术的好坏占有较为重要的地位。本文对OFDM同步技术做了系统的研究和分析,给出四种同步算法,能够较好地进行符号定时同步和载波频偏估计,可针对不同的电力线通信环境选用不同的同步算法。     

电力线宽带通信国际标准技术分析与比较

目前,国际上存在2种支持电力线宽带通信标准体系:IEEE 1901和ITU-T G.hn,二者分别定义了不同电力线通信的物理层和介质访问控制层的技术规范.为了更深入的了解电力线国际标准性能上的优劣势,文章对两大标准体系的物理层和介质访问控制层技术进行整体概述,采用自上而下的方法分析两大标准体系的技术特点.并对IEEE 1901和ITU -TG.hn进行了对比,最终分析了两大标准达到互联互通的发展趋势和产品共存性问题.