低压电力线通信信道建模及传输特性研究

发布时间：2020-10-20 18:39

　　 作为现代通信的重要技术,电力线通信具有分布广泛,建设成本相对低廉,可以用于特殊场景或者到达没有其他网络信号覆盖的偏远地区,与其他通信方式相比,具有独特的优势。低压电力线通信技术在很多领域都有应用,包括用电信息采集、智能家居管理、楼宇监视和路灯控制等,对推动电力系统自动化技术的发展和提高社会整体的经济效益无疑具有积极的促进作用。本文的主要工作有:第一,分析了低压电力线通信的特性,包括信号衰减、输入阻抗、多径传输及噪声等。第二,研究了低压电力线通信信道的建模,具体地讲,对电力线有无分支,电力线长度及分支长度对传输函数的影响进行了仿真研究。并对低压电力线信道容量进行了分析,结果表明当电力线有分支时信道容量有显著下降,分支的存在增加了反射路径从而减小了信道容量。第三,研究了低压电力线通信的传输特性,仿真结果表明,当发送端阻抗与接收端阻抗相等时,电力线通信信道的正向传输函数和反向传输函数一致,即电力线网络特性具有对称性;当发送端阻抗小于接收端阻抗时,电力线通信信道的正向传输衰减小于反向传输衰减。本文对电力线通信信道建模及传输特信进行了全面详尽的研究,为今后电力线信道建模及其仿真设计提供了参考。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN913.6
【部分图文】：

是表示低压ＰＬＣ信道传输特性的重要参数之一。双电流探测法、系统辨??识法是常见的阻抗测量方法，比值法和网络分析仪测量法等也经常应用［３８］。一??种常用的阻抗测量电路如图２－１所示。???＾Ｗｖ＾ｉ??信号源＠?厂电??■?＾?＾?＾?网???：：?Ｃ?路???？????Ｚ??图２－１输入阻抗测量电路图??如上图所示，频率为〗？３０?ＭＨｚ的高频信号在发生器中产生，高频正弦电??压信号的间隔为５００?ｋＨｚ，?Ｒ、Ｆ２的值用示波器量取。输入阻抗为Ｚ，其表达??式为：??ｚ＝Ｒｌｆｊ＼?（２＇４）??通过大量实测数据可以得出结论，低压ＰＬＣ网络的输入阻抗受信号频率、??负载阻抗等因素影响较大，网络拓扑和信号输入的地点及时间也会对其产生很??大影响。在理想情况下，其输入阻抗应该随着频率的减小而增大，此时把电力??线看作一条各项特性均匀分布的传输线。但实际应用中，由于负载的接入，输??入阻抗的变化并不符合这种变化规律。不仅如此，由于在不同的时间不同的位??置随机负荷的存在

有很多分支路径，导致信号在节点处产生反射，多径传播由此产生。??在多径信道中传输的信号的传输况和时延关系密切，时延越长的信号传输效果??往往越差。图２－２描绘了多径信道。??？?Ｄ??？?？?？??Ａ?Ｃ?Ｂ??图２－２多径效应不意图??如图所示，Ａ是发送端，Ｂ是接收端，Ｄ是传输线上的一个节点。Ａ－Ｃ－Ｂ、??Ａ－Ｃ－Ｄ＿Ｃ－Ｂ、Ａ－Ｃ－Ｄ－Ｃ－Ｄ－Ｃ－Ｂ等都是信号的传输路径。信号的衰减受反射次数??影响，反射次数的增加，会加大信号的衰减。阻抗失配造成的电力线路上信号??反射、电力线路的多路分支导致的信号反射以及线路的不连续性等，都是多径??效应在低压电力线信道中产生的主要原因。??信号的多径传输呈现出两种与之对应的特性：频率选择性衰落特性和平坦??衰落特性［４３］。衰落现象指的是信号己经有给定的频率，但是它的强度会随时间??发生改变的现象，产生这种衰落的大小和频率的数值也有关，所以它被叫做频??９??

声包括有色背景噪声（宽带噪声）和窄带噪声；脉冲噪声包括异步于工频的周期??脉冲噪声、同步于工频的周期脉冲噪声和随机脉冲噪声［４６］。详细的噪声分类如??图２－３所示。??同步工频的周期??脉冲噪声??｜有色背景噪声＾??Ｚ?异步工频的周期ｉ??！?：＋?＂?脉冲噪声?｜??窄带噪声?「－??＼随机脉冲噪声??ｉ?丨?－?丨??背景噪声?脉冲噪声??低压电力线通信信道噪声ｉ??图２－３低压ＰＬＣ信道噪声分类图??（Ｉ）有色背景噪声??在低压ＰＬＣ信道带宽内有色背景噪声都广泛分布，它是由多个低功率的噪??声源相互叠加累积而成。家用电器，包括白炽灯、电冰箱、电脑等是有色背景??噪声的主要来源，它在高达３０?ＭＨｚ的频率范围内能够引起千扰［４７］。这一类噪??声的功率谱密度值随着频率增加会减小，一般情况下分布在－１２０?ｄＢ到－】４０?ｄＢ??之间。有色背景噪声是一个平稳随机过程，它在时域特点是波形幅度变化缓慢，??在［－１４５，－１１０］?ｄＢ之间其功率谱密度随着频率升高呈下降趋势。??１０??
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本文编号：2849020