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。     

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。     

宽带电力线载波OFDM信道估计

正交频分复用（OFDM）是电力线高速数据传输的有效调制技术.而电力线信道的时频双选择性造成OFDM系统的频率偏移,导致载波间干扰（inter-carrier interference,ICI）.为准确掌握信道特性,提出了基于离散长球序列-基扩展模型（DPSS-BEM）的宽带电力线载波OFDM信道估计方法.采用二维DPSS-BEM对电力线信道进行建模,将电力线信道视为二维正交分量的线性加权,并利用导频位置的训练信息和最小二乘法估计权值.仿真表明,该方法能有效地跟踪电力线信道变化,改善信道的归一化均方误差和误码率性能,以便有针对性地采取措施,减少载波间的相互干扰.     

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。     

OFDM、扩频通信技术在电力线通信中的应用分析与仿真

介绍了一种基于统计方法得出的低压电力线载波信道模型 ,并分析了OFDM技术和扩频通信各自对于低压电力线通信的优缺点。最后给出了这两种调制方式基于本文信道模型的仿真结果。     

基于多导体传输线的中压电力线通信信道建模

信道特性是制约中压电力线通信技术应用的重要因素。为了实现高速和可靠的电力线通信,必须对电力线信道模型有充分的理解。根据自底向上建模方法的需要,首先求解了钢芯铝绞线的交流内阻抗和三相架空电力线路的单位长度参数矩阵。基于多导体传输线理论推导了均匀架空线路的传输矩阵,针对电力线通信中常用的耦合方式,计算了端口的电压、电流和阻抗。测量了配电变压器高压端口的阻抗,得到其阻抗矩阵和传输矩阵。基于网络级联建立了信道的总体模型,现场测试数据验证了信道模型的正确性。结合测试结果,分析了中压架空线路信道的阻抗和衰减规律,提出了电力线通信系统设计的建议。     

中压配电物联网架空线-电缆混合线路电力线载波信道建模

针对中压配电网架空线与电缆线路混合连接的实际情况,提出了一种基于输入阻抗矩阵的混合型配电物联网电力线载波信道建模方法。首先,分析中压配电网架空线路和电缆线路的结构参数,在多导体传输线理论基础上,推导2类线路的相模变换矩阵,列写传输线的链参数方程;其次,重点分析了各类型配电线路节点连接处的阻抗矩阵关系;然后,根据配电网实际拓扑结构,将配电网划分为不同类型网络分支,给出各类分支输入阻抗矩阵的计算方法,依次求得网络中各节点及信源节点的输入阻抗;最后,由信源节点的输入阻抗与边界条件,结合各传输线的链参数矩阵及各节点的输入阻抗矩阵,求得网络中任意节点的电压向量,实现混合型配电物联网电力线载波信道的建模。理论分析与仿真验证表明了所提建模方法的正确性与有效性。     

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。     

OFDM、扩频通信技术在电力线通信中的应用分析与仿真

介绍了一种基于统计方法得出的低压电力线载波信道模型,并分析了OFDM技术和扩频通信各自对于低压电力线通信的优缺点.最后给出了这两种调制方式基于本文信道模型的仿真结果.     

基于局部反射理论的中压配电网电力线通信信道建模法

链路衰减是衡量载波通路传输质量的一项重要指标,为实现对信道衰减特性的预测,提出一种基于局部反射理论的中压配电网电力线通信(PLC)信道建模方法。利用电力线传输理论及局部反射理论,推导端接负载的传输线、不同特性参数的传输线级联情况下的电压传输规律。在此基础上,分别搭建中压配电网无分支线路、带分支线路及带负荷配电变压器线路的PLC信道数学模型。然后根据中压配电网拓扑结构,从配电网末端将所搭模型依次级联至载波信源处,得到末端节点与信源节点间的PLC信道模型,进而分析各节点处载波信号的传输特性。该方法原理简单,计算速度快,可移植性强。仿真及RLC电路实测结果表明了所提建模方法的正确性。     

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。     

基于双信道自动切换技术的采集系统应用设计方案

本文提出了一种新的电力线载波与微功率无线双信道采集抄表方案。首先,本文介绍了用电信息采集系统中各种采集方式的应用现状。其次,介绍了电力线载波与微功率无线双信道采集抄表系统架构图。最后重点介绍了实现双信道采集抄表方案的两项关键技术：双信道自动切换技术和自组网技术,展现了双信道采集抄表方案的应用优势和美好前景。     

OFDM电力线载波远程智能抄表技术

介绍了智能电网及AMI对新一代远程智能抄表系统所提出的新要求,通过对低压电力线载波信道特性的分析,以及对目前低速PLC调制技术性能局限性的分析,提出了采用新一代低压电力线载波通信技术——OFDM多载波调制．详细介绍了OFDM低压电力线载波调制原理、编码及接收机技术．并阐述了APLNET—iM的物理层设计、MAC层设计及专用芯片设计。     

基于信息节点的智能配电网中压电力线载波通信信道建模方法

电力线载波(power-line carrier,PLC)技术是智能配电网重要的通信手段。为适应智能配电网可能出现的新的网络拓扑结构,提出一种基于信息节点的中压电力线信道建模方法。首先在网络关键位置设置信息节点,然后根据电路基本理论和均匀传输线理论推导出各信息节点间的电流电压关系式,最后利用传输矩阵方法得到信息接收点与发射点之间的电压传输特性。通过实验验证了该方法的正确性和普遍适用性。该方法可适用于树形、环网以及网格化等各种网络拓扑结构,为在智能配电网中压电力线采用载波通信技术提供了较好的分析方法。     

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。     

电力线载波自动抄表动态路由技术研究

由于电力线信道环境的特殊性,致使电力线载波抄表系统中存在着的抄表距离有限、通信成功率不高等问题。从提高通信可靠性的角度出发,文章探讨了电力线载波中继路由技术,并结合蚁群优化算法原理,提出了一种新的动态路由方法。该方法按照节点间的电气距离,根据电力线信道状态动态地建立和维护载波中继路由,保证了通信的成功率。通过采用候选集策略能够提高中继搜索的准确度和效率。仿真发现,该方法能够准确地找到中继路由,为扩大电力线载波抄表范围提供了一种有效的路由方法。     

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。     

基于智能中继技术的低压载波自动抄表系统实现

由于电力线信道环境的特殊性,致使电力线载波抄表系统中存在着抄表距离短、通信成功率低等问题.从提高通信可靠性的角度出发,文章探讨了电力线载波中继路由技术,并结合实际应用系统的特性,提出了一种基于智能中继技术的低压载波抄表.该载波抄表按照节点间的电气距离,根据电力线信道状态动态地建立和维护载波中继路由,保证了通信的成功率.通过将该载波抄表嵌入到电力负荷管理终端,实现了电力负荷管理终端的低压载波自动抄表.     

传输线电气参数测试方法研究与应用

为了研究电力线载波信道的衰减特性,需要建立高频传输线模型,而理论模型需要实测验证。基于传输线理论,通过理论计算,得出一具体长度的传输线在不同频率的电气参数值,并与实际模型测试值进行比较,验证了理论计算的准确性。此外,为进一步模拟实际电力线网络,提出了基于网络级联思想的信道建模方法,即将一段均匀电力线视为一个二端口网络,整条线路可以用多个二端口网络的级联表示。通过对实际线路模拟模型的测量,验证了该思想的正确性,为配电网电力线电气参数研究提供了理论基础。     

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。