寬帶電力線通信關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、電力線上網(wǎng)是一種全新的寬帶上網(wǎng)方式，目前已經(jīng)普遍受到關(guān)注。電力線接入因特網(wǎng)的思想最大的優(yōu)勢(shì)在于不需要重新鋪設(shè)光纖光纜建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，可以充分利用現(xiàn)在的電力系統(tǒng)資源。由于低壓配電網(wǎng)本身是一個(gè)富含各種噪聲(包括背景噪聲、窄帶干擾和脈沖噪聲)的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)傳輸信號(hào)具有較高的頻率衰落特性和一定程度的時(shí)變特性；此外，由于阻抗不匹配，在信號(hào)傳輸過(guò)程中信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的反射和折射還會(huì)產(chǎn)生多徑效應(yīng)。在這樣惡劣的環(huán)境下，很難保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，在物理層必須采用許多

2、相關(guān)的技術(shù)加以解決。 本論文從研究寬帶高速電力線通信的物理層的關(guān)鍵技術(shù)出發(fā)，研究了采用前向糾錯(cuò)編碼來(lái)消除電力線信道的脈沖噪聲的干擾，研究了多載波調(diào)制方式在寬帶電力線通信系統(tǒng)上的應(yīng)用，提出了適用于高速電力線通信環(huán)境下的自適應(yīng)的OFDM技術(shù)。根據(jù)電力線信道的特點(diǎn)，提出了基于中繼分集的電力線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。并基于中繼分集的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提出了分布式空時(shí)編碼的策略。主要工作如下： 主要針對(duì)寬帶電力線通信網(wǎng)絡(luò)的物理層的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，如

3、何選擇調(diào)制解調(diào)方式及采用何種通信協(xié)議，應(yīng)建立在對(duì)低壓電力線信道特性了解的基礎(chǔ)之上，因此本文首先對(duì)電力線信道的噪聲進(jìn)行研究，將電力線噪聲歸結(jié)為背景噪聲和脈沖噪聲，采用頻域建模方法對(duì)兩類噪聲進(jìn)行建模。利用所建立的模型對(duì)電力線通信的不同的調(diào)制方式的性能進(jìn)行評(píng)估。 在基于前向糾錯(cuò)編碼消除脈沖噪聲的研究中，將電力線中的窄帶脈沖噪聲建模為：到達(dá)時(shí)間服從泊松分布、幅度服從正態(tài)分布的A類噪聲；針對(duì)A類噪聲的特點(diǎn)對(duì)LDPC譯碼方法的LLR公式進(jìn)行

4、了改進(jìn)，改善了LDPC對(duì)抗A類脈沖噪聲的性能。對(duì)于Turbo碼，因此根據(jù)A類噪聲的概率密度函數(shù)，導(dǎo)出AWAN信道的APP信息，譯碼用log-MAP算法，采用雅克比對(duì)數(shù)運(yùn)算代替?zhèn)鹘y(tǒng)的對(duì)數(shù)運(yùn)算，并用八值量化函數(shù)進(jìn)行校正。與傳統(tǒng)Turbo譯碼方法相比，改進(jìn)的Turbo譯碼對(duì)抗A類噪聲的誤碼率性能大大提高，并消除了Turbo碼固有的錯(cuò)誤地板現(xiàn)象。 結(jié)合電力線信道的噪聲特性和衰落特性，給出了電力線通信中采用正交頻分復(fù)用技術(shù)時(shí)應(yīng)考慮的相關(guān)問(wèn)

5、題。由于電力線信道的快速時(shí)變特性，可以采用自適應(yīng)發(fā)送技術(shù)，擴(kuò)頻技術(shù)。盡管已經(jīng)有文獻(xiàn)研究了電力線信道環(huán)境OFDM系統(tǒng)的性能，但都是基于計(jì)算機(jī)仿真的方法。本論文研究脈沖噪聲干擾下和電力線多徑衰落下OFDM系統(tǒng)的性能，首次給出了誤比特率的解析表達(dá)式，并與單載波調(diào)制方式進(jìn)行了比較。從理論上證明了OFDM系統(tǒng)的優(yōu)越性。 在自適應(yīng)OFDM技術(shù)的研究中，針對(duì)國(guó)際上關(guān)于電力線通信系統(tǒng)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求，提出了一種在功率限制條件的比特分配算法。該

6、算法將一個(gè)約束條件較多的非線性整數(shù)優(yōu)化問(wèn)題的求解，分為三個(gè)階段，先用估計(jì)的子信道的信噪比初始化子信道分配的比特?cái)?shù)，然后采用增加多比特或減小多個(gè)比特的方法提高算法的有效性，最后一步采用“貪婪法”原理對(duì)算法進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到系統(tǒng)要求的速率和總功率最小的約束。 將無(wú)線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)“合作分集技術(shù)”引入到電力線通信中，提出了基于分集技術(shù)的電力線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。利用網(wǎng)絡(luò)中的用戶作為中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信源的信息。對(duì)幾種傳統(tǒng)的重發(fā)機(jī)制性能進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上