面向AMI的低壓電力線信道特性與傳輸性能優(yōu)化方法研究.pdf

1、利用現(xiàn)有的電網(wǎng)資源，建立高速、雙向、實時的通信系統(tǒng)，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)（Smart Grid，SG）的基礎，在生態(tài)環(huán)保的前提下，節(jié)約了國家資源?；谟嬃亢虷ome LAN應用的電網(wǎng)用戶，主要集中于進戶線路和戶內線路的低壓段，如何使高速通信技術適應于低壓電網(wǎng)，是電力線通信（Power Line Commmunication，PLC）的研究重點。低壓電力信道具有大的信號衰減、時變特性以及強的噪聲干擾，一定程度上限制了高速的數(shù)據(jù)通信，而正交頻分復

2、用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）調制技術，通過將高速串行數(shù)據(jù)流分割為低速并行數(shù)據(jù)流并調制在相互正交的子載波上實現(xiàn)并行傳輸，能夠有效對抗信道多徑引起的碼間串擾和衰落引起的誤碼率，提高抗噪聲干擾的能力，在電力通信中發(fā)展迅速。
　　現(xiàn)階段基于電力線的通信技術，在滿足傳輸速率或誤比特率的基礎上選擇基帶映射模式，同一時刻每個子信道上采用相同的映射方式和發(fā)送功率，設計映射和編

3、碼等參數(shù)均以最差時的信道狀況為依據(jù)，為了抗干擾，屏蔽某些干擾嚴重的子載波，所以數(shù)據(jù)幀冗余，頻譜利用率降低，當信道具有較大干擾時，其通信速度陡降。本文在研究窄帶（9-95kHz）電力信道和噪聲模型的基礎上，選擇G3-PLC標準構建OFDM通信系統(tǒng)。為提高系統(tǒng)傳輸率，一方面通過主元分析的方法改進符號同步檢測性能并抑制電力噪聲，另一方面采用適于軟判決解映射和解碼的自適應子載波比特映射方式。最后論文將所研究低壓窄帶電力載波通信技術應用于AMI（

4、Advanced Metering Infrastructure）系統(tǒng)，設計實現(xiàn)網(wǎng)絡層入網(wǎng)方法，并完成系統(tǒng)組網(wǎng)測試。主要工作包括：
　?。?）通過對窄帶(9-95kHz)電力信道平穩(wěn)和非平穩(wěn)分布的噪聲進行實際環(huán)境的測量，提取衰減-多徑-噪聲功率-脈沖率等特性參數(shù)的統(tǒng)計分布，構建由這些特性參數(shù)所描述的隨機模型，模擬真實的電力環(huán)境，以此為基礎，設計和評測最優(yōu)信道容量方法。
　　（2）選擇G3-PLC協(xié)議的物理層，建立OFDM上下

5、行通信鏈路，作為論文的系統(tǒng)模型。并提出傳輸性能優(yōu)化的OFDM系統(tǒng)。
　?。?）電力噪聲包括平穩(wěn)分布的背景噪聲和非平穩(wěn)分布的脈沖噪聲。脈沖噪聲具有非平穩(wěn)性，采用改進的時域非線性Clipping/Blanking方法進行抑制；對于背景噪聲，因其具有平穩(wěn)高斯性，而OFDM信號符合線性分布模型，基于含噪信號主元分析，分解干凈信號和電力噪聲特征向量，一方面利用主元濾波的方法檢測符號起點，另一方面應用重構錯誤最小方差準則（Variance o

6、f the Recontruction Error，VRE）,確定最優(yōu)信號秩，在信號失真最小準則前提下，應用拉格朗日最優(yōu)極值法，推導OFDM信號的線性估計。
　?。?）在信道模型已知的前提下，確定子載波 BER與信道傳輸率的數(shù)學關系，和公平性能約束關系。在公平約束性能的條件下，通過簡單非迭代離散方法動態(tài)分配比特。在總體BER和均勻功率分配的限制下，解決最優(yōu)容量問題，即最大化傳輸速率。
　　（5）基于所研究物理層技術，和已有M