OFDM與信息熵技術(shù)在低壓電力線(xiàn)載波通信中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái),通過(guò)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信,又稱(chēng)低壓電力線(xiàn)載波通信(PLC)越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注.電力線(xiàn)載波通信的許多優(yōu)點(diǎn)為電力市場(chǎng)以及相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了廣闊的應(yīng)用前景.特別是,這種通信方式可以利用現(xiàn)有深入到千家萬(wàn)戶(hù)的供電網(wǎng)絡(luò),而成為一種易于接入、方便使用且成本低廉的理想選擇.但是,電力線(xiàn)載波通信網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)之間畢竟存在顯著的差別,因此想建立一個(gè)可以對(duì)電力線(xiàn)載波信道特性進(jìn)行完整描述的模型很困難.首先,電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)總是處在強(qiáng)噪聲環(huán)境下工作,電

2、力線(xiàn)的低通特性、頻率選擇性衰落、網(wǎng)絡(luò)阻抗的不匹配、信號(hào)的反射和折射以及由于嚴(yán)重的噪聲干擾導(dǎo)致的小信噪比(SNR)等都會(huì)給電力線(xiàn)載波通信帶來(lái)困難.此外,信道的多徑時(shí)延、時(shí)變的幅值響應(yīng)以及非線(xiàn)性相位特性而產(chǎn)生的符號(hào)間干擾(ISI)還會(huì)嚴(yán)重影響接收機(jī)的性能.更為嚴(yán)重的是,電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自身拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不確定會(huì)使傳輸信號(hào)受到時(shí)變因素的影響,最終導(dǎo)致通信質(zhì)量的降低.針對(duì)這些不利因素,本論文從技術(shù)角度探討了OFDM系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)和基于Rényi信

3、息論的信息熵均衡方法等問(wèn)題.本文研究了將PLC作為通信接入網(wǎng)的可行性.概要介紹了電力線(xiàn)OFDM通信的理論研究與實(shí)踐的現(xiàn)狀.給出了完整的電力線(xiàn)信道特性描述和帶有多徑傳播效應(yīng)的傳遞函數(shù).描述了一個(gè)性能可靠而適應(yīng)性強(qiáng)的OFDM信號(hào)傳輸系統(tǒng)方案,該方案能夠有效地遏制電力線(xiàn)信道的各種不利影響.本文提出了一個(gè)具有增益平衡能力的寬帶耦合電路的設(shè)計(jì)方法.本文給出了電力線(xiàn)OFDM系統(tǒng)的軟件算法和物理實(shí)現(xiàn)技術(shù).軟件設(shè)計(jì)使用了于VC++的圖形用戶(hù)接口.此外,

4、本論文還研究了將誤差的熵最小化算法引入均衡器以抵消電力線(xiàn)信道的影響的方法.通過(guò)Parzen窗估計(jì)均衡器誤差序列的概率密度函數(shù),并利用梯度下降法使其二次Rényi熵達(dá)到最小化.在實(shí)際的電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量,以評(píng)估電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南滦兴俣群涂雇ǖ栏蓴_的魯棒性.測(cè)量的結(jié)果與誤差滑動(dòng)窗口和算法步長(zhǎng)選擇的合適與否息息相關(guān).算法最終獲得了系統(tǒng)可靠性、算法收斂性和計(jì)算復(fù)雜度之間的一個(gè)折衷.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文的算法具有比傳統(tǒng)的均方誤差準(zhǔn)則法更