多輸入多輸出電力線通信信道特性研究.pdf

1、隨著數(shù)字通信技術的發(fā)展，新的通信業(yè)務需求對電力線通信(Power LineCommunication，PLC)技術提出了更高的要求，利用現(xiàn)有電力線架構有效傳輸高質量的通信信號具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。多輸入多輸出電力線通信(Multi-input Multi-output Power Line Communication，MIMO-PLC)作為一種有效對抗PLC信道多徑衰落、提高PLC可靠性和信道容量的潛在有效手段受到了業(yè)界愈來愈廣

2、泛的關注。針對目前關于MIMO-PLC信道特性的研究和掌握不夠充分、國內鮮有MIMO-PLC技術相關研究的文獻報道的情況，本文對2～100MHz范圍內的寬帶MIMO-PLC信道特性進行了全面而深入的分析研究。本文基于多導體傳輸線理論，建立了適用于寬帶MIMO-PLC信道的可靠模型;結合模型和測量數(shù)據(jù)，詳細分析了2～100MHz范圍內寬帶MIMO-PLC信道特性的變化規(guī)律;基于改進模型，建立了寬帶MIMO-PLC隨機參數(shù)信道模型，并提出了

3、一種針對寬帶MIMO-PLC信道的“混合”建模方法，首次對寬帶MIMO-PLC信道的隨機特性進行了全面的分析;利用頻率切片小波變換首次詳細分析了2～100MHz范圍內寬帶MIMO-PLC信道的噪聲特性;建立了中繼模型，首次詳細分析了中繼對寬帶MIMO-PLC信道特性的影響。本文的研究旨在全面了解和掌握寬帶MIMO-PLC信道特性及變化規(guī)律，為寬帶MIMO-PLC系統(tǒng)的設計提供理論和數(shù)據(jù)支持，促進寬帶MIMO-PLC技術進一步發(fā)展。

4、>　　本研究主要內容包括：⑴提出了一種針對寬帶MIMO-PLC信道的改進模型。通過對低壓室內配電網(wǎng)常用電纜中影響PLC信道特性的一次線參數(shù)進行詳細的分析，揭示了低壓室內配電網(wǎng)常用電纜一次線參數(shù)隨頻率變化的規(guī)律;基于多導體傳輸線理論分析了基于電壓比的寬帶MIMO-PLC信道基本模型建模過程，在考慮絕緣材料電特性的情況下，提出了一種針對寬帶MIMO-PLC信道的改進模型，對無分支和有分支情況下的寬帶MIMO-PLC信道進行了有效建模，并將模

5、型計算值與實際測量數(shù)據(jù)進行了對比。結果顯示，模型能夠很好的描述寬帶MIMO-PLC實際信道的特性，達到了預期效果，模型為寬帶MIMO-PLC信道特性的研究提供了可靠的分析工具。⑵分析了寬帶MIMO-PLC信道傳輸特性和輸入阻抗特性隨信道拓撲變化而變化的規(guī)律，系統(tǒng)地分析了寬帶MIMO-PLC信道上的噪聲特性。設計和搭建了多種拓撲結構的寬帶MIMO-PLC網(wǎng)絡，利用網(wǎng)絡分析儀對每種拓撲結構網(wǎng)絡的傳輸函數(shù)和輸入阻抗進行了大量測量，利用測量數(shù)據(jù)

6、并結合所建寬帶MIMO-PLC信道模型，定量分析了分支長度、分支位置和分支數(shù)量對寬帶MIMO-PLC信道特性的影響;對在線情況下的信道特性進行了建模并與實際測量值進行了對比，進一步證明了建模思路和方法的正確性;對典型環(huán)境下寬帶MIMO-PLC信道中的噪聲進行了測量，并利用頻率切片小波時頻分析方法對寬帶范圍內MIMO-PLC信道噪聲的特性進行了全面的分析和研究。這些研究對于簡化寬帶MIMO-PLC信道特性的研究、系統(tǒng)設計和工程應用具有重要

7、意義。⑶分析了寬帶MIMO-PLC隨機參數(shù)信道特性;提出了一種針對寬帶MIMO-PLC信道的“混合”建模方法，對不同帶寬下的寬帶MIMO-PLC信道特性進行了全面的分析。利用本文的改進模型建立了針對特定場景的寬帶MIMO-PLC隨機參數(shù)信道模型，并對隨機參數(shù)寬帶MIMO-PLC信道特性進行了全面的研究和分析，模型利用統(tǒng)計分布來表征信道的物理參數(shù)，比較分析了參數(shù)隨機且分支不同的MIMO-PLC寬帶信道特征;結合電力線信道自下而上建模和自上

8、而下建模兩種建模方法，提出了一種寬帶MIMO-PLC混合模型，為寬帶MIMO-PLC信道特性分析、研究及工程應用提供了一種先驗寬帶MIMO-PLC信道建模方法。給出了相關算例，分析了算例在2～30MHz和2～100MHz兩種帶寬下的信道特征和參數(shù)。⑷分析了中繼對寬帶MIMO-PLC信道特性的影響。以放大轉發(fā)中繼模式(amplify-and-forward，AF)作為寬帶MIMO-PLC中繼模式，基于本文建立的寬帶MIMO-PLC直接鏈路