PLC电力线载波通信研究

西安电子科技大学硕士学位论文PLC电力线载波通信研究姓名：李晓亮申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：张海林20090101PLC电力线载波通信研究作者：李晓亮学位授予单位：西安电子科技大学相似文献(10条)1.学位论文祝明低压电力线载波通信在码头远程图像监控系统中的应用研究2004论文叙述了电力线上网的概念、应用方式、国内外发展现状，找出电力线载波通信发展所面临的问题，提出了当今热点课题之一低压电力线载波通信(LPLC)的解决方法。论文分析了扩频(SS)通信技术和正交频分复用(OFDM)技术的基本原理、系统组成和性能，以及应用于低压电力线通信中的优缺点，介绍了国外一些公司已研制成功的多款电力线载波通信芯片，对OFDM的应用前景进行了展望。在对低压电力线载波局域网通信系统的组成结构及其工作原理探讨后，对于电力线接口和基于PL2000的低压电力线载波局域网通信硬件平台进行了研究。在此基础上，着重分析了低压电力线信道特性，对OFDM技术原理进行初步仿真，用数据证明了OFDM技术在电力线通信中所具有的优异性能。在掌握以OFDM技术作为调制方式的INT51X1芯片的原理后，讨论了低压电力线Modem的功能、结构和应用，为在噪声环境的电力线介质上，提供14Mbps速率的可靠传输奠定了基础。以OFDM技术为调制、解调原理，将电力网桥应用于华能南通电厂姚港码头远程图像监视系统，设计出具体方案和图纸，较好地解决了局域网中移动设备现场信息和控制数据的传输通道难题，整个工程取得了满意的实际效果。运用SS和OFDM理论，通过对在低压电力线上载波通信的应用研究，克服了传统的中高压电力线载波通讯的局限性，从抗干扰性能(降低误码率)、对电力网环境的适应性、高速数据传输、资源共享等方面，LPLC有其特有的技术超越性，理论研究和工程应用表明，LPLC-OFDM这项新型网络技术完全可以在更广泛的领域推广应用。2.期刊论文王子敬.邓磊.WANGZi-jing.DENGLei基于OFDM的电力线载波通信的研究-电子设计工程2009,17(7)为了实现高压电力线的载波通信,提出利用正交频分复用(OFDM)技术实现高压电力线栽波通信的系统设计.在研究电力线栽波通信和OFDM调制解调技术基本原理的基础上,分析了OFDM技术应用于电力线通信的优缺点,并给出高压电力线栽波系统的硬件组成.3.学位论文尹康高压电力线载波通信自适应OFDM调制技术研究2006高压电力线载波通信曾经是我国电力通信网的基础网络，在电力系统调度、安全稳定运行方面发挥着重要作用。但是国内外高压电力线载波机的最高传输速率只有64kbps，随着电力通信网需求的提高，高压电力线载波通信已无法满足现代电力系统的通信需求。为了提高高压电力线载波通信速率，本文对高压电力线载波通信自适应OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex,正交频分复用)调制技术进行了研究。信道特性是研究通信系统的先决条件。为此，本文首先研究了高压电力线信道特性和噪声特性。其中对信道特性的研究，本文主要从高压电力线载波通道的组成入手，分析了高压电力线信道与通信信道的不同之处，并根据理论分量法和工程计算方法分析了电力线信道的衰减特性。对噪声的研究，本文着重于电力线路特有的电晕噪声的研究。在以往的分析中，大多使用白噪声来模拟实际的电晕噪声。本文在分析了大量实验数据的基础上，基于相关电晕噪声建立了电晕噪声模型。该模型突出了电晕噪声不同于白噪声的特性，即在电网中电晕噪声是受150Hz的分量调制产生，而且我们也考虑了测试中背景噪声的存在。在分析电力线载波通道上，此模型可以用来代替白噪声更好的模拟实际电晕噪声的情况，有一定的实用价值。在高压电力线载波通信中运用自适应OFDM调制技术，最重要的是有适合的算法。为此，本文重点研究算法，在基于SNR(SignalNoiseRatio,信噪比)门限的比特分配算法的基础上，改进提出了一种基于发射效率的OFDM比特分配算法。为了验证算法性能，本文结合了高压电力线信道特性，根据工程计算方法和本文建立的电晕模型，建立了高压电力线信道仿真平台。并将该算法其与固定调制方式和基于SNR门限的比特分配算法进行对比，分析了算法性能。仿真计算结果表明该算法性能优于固定调制方式和基于SNR门限的比特分配算法，有一定实用价值。同时也证明了自适应OFDM调制技术能明显提高了系统的性能，比固定调制方式更适用于电网的高速传输。本文为提高高压电力线载波传输速率提出了方向。本文还对信道估计误差的影响作了分析，仿真计算结果表明信道估计误差对系统影响很大，在实际设计中要考虑采用高精度的信道估计和信道预测技术，并且需要在性能和复杂度之间作折衷。最后本文设计了系统硬件实现方案。本文的硬件平台采用了DSP(DigitalSignalProcessing,数字信号处理器)+FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)的双核组合结构。4.期刊论文曾素琼.张学成.ZENGSuqiong.ZHANGXuecheng基于ARM9电力线载波通信视频监控系统的设计-低压电器2007(21)设计了基于ARM9的电力线载波通信视频监控系统,重点介绍了系统的实现过程.以STR912FW44X6为核心控制器,利用专用电力线集成收发器,采用多载波正交频分复用技术对数据进行调制和解调,MPEG4视频信号经USB送至上位机实时显示.本设计合理、实用.5.学位论文余毅基于HomePlug1.0的电力线载波通信传输系统的信道研究与部分硬件实现2004在过去应用广泛的电力线被认为有很大的潜力用于数据通信.事实上,在最近的几十年,电力线已经被用于低速数据通信,在LonWorks,CEBus,andX-10等电力线标准中都有提及和应用,特别是在一些特定系统中用于传输控制和管理信号.然而,电力线由于其自身的噪声严重和不可预测的特点,而很少作为高速数据通信信道.但是,近年来通信和调制技术的发展,特别是自适应数字信号处理和错误检测及纠正技术,使电力线通信技术出现新的MAC层和物理层协议,其性能可以和一些专用有线网络以及最近十年流行的无线局域网技术想媲美.在2001年,一个由13个公司(包括Cisco,Motorola,Intel,Panasonic,andTexasInstruments)组成的组成的标准组织——HomePlugPowerline联盟,颁布了完整的HomePlug1.0规范,改规范使基于正交频分复用技术,主要针对10Mb/s室内电力线网络技术.显然,电力线载波通信技术现在已经被看作使3种主要的室内网络解决方案之一,与以太网,无线局域网(IEEE802.11x)相互补充.该文主要的研究对象使基于OFDM的电力线载波通信传输系统的物理层,对电力线载波信道进行了着重的分析,给出响应的估计算法以及硬件实现模块.第一章介绍了宽带接入网络的发展,着重介绍了基于正交频分复用(OFDM)的室内电力线载波通信网络技术,给出HomePlug1.0协议规范,重点在于物理层和MAC层技术规范.第二章分析了电力线载波通信信道特性,重点在于针对相应的信道特性对信道进行建模并,给出电力线信道下的信道估计方法和仿真结果.第三章对困扰OFDM传输系统的非线性失真现象进行了讨论,分析了3种主要的降低非线性失真的方法,对其性能和复杂度进行比较,证明了使用编码方法用于降低系统PAPR值最有效.第四章在前几章的理论基础上,提出了适合于HomePlugl.0的电力线载波通信接收机的系统方案,同时介绍了基于MPC860T的OFDM基带传输系统平台的嵌入式实现,对整个平台的硬件和软件构成都有较为详细的介绍.6.期刊论文张有兵.曹一家.程时杰低压电力线正交频分复用系统同步问题的量化研究-电力系统自动化2004,28(18)正交频分复用(OFDM)技术是目前低压电力线通信中的一项颇具应用前景的核心技术.文中针对OFDM技术的一个关键性问题--同步问题展开研究,分别对符号定时偏差、载波频率偏差和采样时钟频偏进行了详细分析,得到了同步偏差对低压电力线OFDM通信系统性能影响的定量指标,并结合实际的低压电力线通信系统进行了仿真计算分析,为OFDM同步方案的正确选择提供了有意义的定量参考.7.学位论文刘二明基于INT5200芯片的电力线载波通信装置的设计2006本文首先对电力线载波通信作了简单介绍，然后对低压电力线载波通信信道特性做了初步分析，在此基础上介绍了一些适合此信道的调制方式，并且着重对OFDM技术进行了系统的阐述，为设计电力线宽带通信设备奠定了基础。然后介绍了Intellon公司的调制解调芯片INT5200以及其相关技术，并在此基础之上，给出了整个系统的总体设计方案及其各功能模块的具体实现。最后对高速电力线载波通信调制解调器进行了分析、设计以及调试。8.会议论文王文静.王文星.李新成基于正交频分复用技术实现家庭宽带接入及电器控制系统的研究2004介绍了一种智能建筑中基于调制技术实现的接入控制系统,该系统采用现场总线网结构,系统的高速信息输入采用已有的低压电力线网作为信息传送通道,对电器及系统进行自动化控制并实现家庭宽带接入.9.学位论文侯威电力L'2C'2的研究2009最近电力线通信受到人们的普遍关注，电力L2C2（Low-voltageLineCarrierCommunication），即低压电力线载波通信，利用电力线网络作为高速数据的传输媒介，向用户提供互联网接入等服务，能够创造出巨大的经济效益和社会效益。利用该技术，不仅可以组成小区配电变压器供电范围内的宽带接入网，而且可以利用遍布家庭各个房间的电源插座组成家庭局域网，作为其他宽带接入方式的延伸和补充。由于高速电力线通信利用原有的电力线，不需重新布线，并且220V低压电力用户比有线电视、电话用户普遍得多，电力线高速通信技术拥有其他宽带接入技术无法比拟的巨大潜在用户群。本文首先论述了低压电力线载波通信的基本概况，包括其在未来通信领域的发展与应用和在相关技术与研究领域的独特性，以及实现低压电力线载波通信的主要技术难题，存在的主要问题和解决方案。然后概述了其在国内外的研究现状。接着本文研究了低压电力线作为传输媒介的通信信道特性，包括输入阻抗的变化特性、信号的衰减特性与噪声干扰特性等。由于低压电力线是用于传输电力而不是用于数据通信的，所以它本身并非十分理想的通信信道。要想在低压电力线上可靠地传输高速数据信号，除了需要详细地分析低压电力线信道的传输特性外，还需在此基础上为低压电力线通信选择适当的调制技术。在低压电力线载波通信中，最为突出的技术就是扩频通信和正交频分复用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）技术。这两种技术都具有很强的抗干扰，抗多径效应的能力，能很好地适用于电力线特殊的通信环境。本文对扩频通信和OFDM两种调制技术分别进行了系统的阐述并通过比较分析得出OFDM技术更适合于低压电力线载波通信。在进行了相关的理论研究之后，本文基于Intellon公司的单片电力线调制解调芯片INT5200和以太网控制器KS8721LS对整个低压电力线载波通信系统的总体方案及其各功能模块的具体实现进行了设计，用以实现以太网与低压电力线之间的桥接以及高频通信信号在低压电力线上的传输。本文完成了高速电力线载波通信的主要硬件电路的相关设计和基于MATLAB的OFDM调制技术的仿真工作。通过本文的分析和设计证明，采用ODFM技术，在低压电力线上进行高速的载波通信是具有可行性的，并具有很广阔的应用前景和现实意义。10.期刊论文刘晓胜.熊四军.戚佳金.LIUXiaosheng.XIONGSijun.QIJiajin基于混沌跳频的电力线交织编码技术-电力系统自动化2008,32(14)可靠性是制约低压电力线载波通信广泛应用的一个重要因素.作为公用网络,低压配电网通信的安全性也日益受到关注.从提高通信可靠性和安全性出发,论述了正交频分复用(OFDM)技