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低压电力线载波通信信道特性研究

张捷  
【摘要】:电力线载波通信(Power Line Communication,PLC)是利用电力线作为传输介质进行语音和数据传输的一种通信方式,该技术已在电网中进行了广泛的工程实践与应用。然而受电力线环境中高噪声、阻抗失配、传输损耗和时变特性等因素影响,电力线载波通信的数据传输速率受到严重制约。同时由于缺乏面向低压电力线信道特性的深入研究,导致在通信标准的制定和通信技术的选择过程中都缺少足够的依据,通信系统的稳定性和可靠性无法得到保障。本文旨在研究低压电力线载波通信信道特性,获取典型电网环境和负载设备的特性参数,建立相应的时变噪声及衰落信道模型,为进一步的信道特性研究和通信技术性能评测提供工具。 论文首先基于传输线理论分析了影响低压电力线信道传输特性的关键因素,研究了路径损耗和多径效应对信号传输造成的影响,并对典型电力线多径模型的建模方法进行分析。其次针对不同信道特性参数给出了相应的测量方案,设计了测量电路和程序;对不同电网环境下的噪声、衰减和阻抗特性进行了测量,经统计得出工频周期内相同时刻的噪声幅度服从正态分布,且在不考虑线路阻抗影响下信道窄带衰落特性的分布规律基本相同等结论,为电力线噪声和信道建模提供实验数据。再次根据测量数据和理论推导,完成了低压电力线噪声及信道建模方法的研究;分类建立了电力线噪声模型,模拟了电力线噪声的循环平稳特性;基于信道衰减受负载阻抗影响呈现周期性变化的特点,建立时变负载阻抗模型,通过二端口网络理论改进信道模型的时变特性。最后对模型进行了验证,基于模型分析了不同的电网环境对信道传输特性和信道容量的影响,并通过仿真对载波通信系统性能进行了简单分析。 论文通过对电力线信道时变特性的测量和统计分析,完成了循环平稳噪声和周期时变衰减信道建模方法的研究,建立了低压电力线时变信道模型,解决了当前模型无法实现的对信道时变特性的模拟,为低压电力线信道特性和载波通信技术的研究提供了参考依据和工具。


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