低压电力线载波通信噪声环境的仿真研究

摘要

在通信技术日益发展的今天，低压电力线载波通信技术成为解决“最后一公里”的方案之一，并开始走向千家万户。低压电力线载波通信以其自身的优势在信息家电、楼宇智能及Intemet接入等应用中受到了极大的关注。 低压电力线载波通信的噪声特性是整个通信系统研究不可缺少的一部分，其研究和仿真具有极其重要的意义。研究信道噪声特性，可以让通信系统在实际通信过程中知道应该如何避免噪声对通信质量带来的影响。无论是在硬件还是编码等方面采取的措施，噪声特性的研究都可以让这些措施更有针对性更有可行性，从而提高通信质量；而对信道噪声的仿真，建立一个低压电力线载波通信噪声的仿真系统，则可作为整个通信仿真系统不可缺少的组成部分，并可作为独立的噪声源，使得更详细的研究整个通信系统成为可能。 本文在前人对信道噪声研究成果的基础上，通过对低压电力线载波通信噪声进行测量、分析，确定了信道中存在的五类噪声的模型，最后使用 Matlab软件实现了一个GUI界面的可交互操作的噪声仿真系统。 在分析随机脉冲噪声时，讨论了隐马尔可夫模型模拟该噪声的可行性，并将该模型与分部分的马尔可夫链做了比较；另外在实际产生噪声数据时，对给定的概率分布产生相应数据的问题提出了两种解决方法。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1课题来源

1.2低压电力线载波通信介绍

1.3研究的目的和意义

1.4国内外PLC噪声环境仿真研究的现状

1.4.1噪声研究

1.4.2噪声仿真

1.5本文主要研究内容

第2章噪声特点及建模

2.1噪声分类概述

2.1.1有色背景噪声

2.1.2窄带噪声

2.1.3同步于工频的周期性脉冲噪声

2.1.4异步于工频的周期脉冲噪声

2.1.5异步非周期脉冲噪声

2.2噪声的测量

2.2.1有色背景噪声频谱的测量

2.2.2噪声的时域测量

2.3噪声详细分析及模型建立

2.3.1有色背景噪声

2.3.2窄带噪声

2.3.3脉冲噪声

2.3.4同步于工频的周期脉冲噪声

2.3.5异步于工频的脉冲噪声

2.3.6随机脉冲噪声

2.4本章小结

第3章仿真系统的实现

3.1系统仿真介绍及仿真软件选择

3.1.1系统仿真概述

3.1.2数字计算机仿真的工作流程和基本概念框架

3.1.3 MATLAB/Simulink介绍

3.1.4 MATLAB图形用户界面(GUI)介绍

3.2仿真系统的设计

3.2.1系统模块的设计

3.2.2系统GUI界面的设计

3.3各噪声仿真前的参数确定及相关处理

3.3.1有色背景噪声

3.3.2窄带噪声

3.3.3脉冲噪声

3.3.4同步于工频的周期脉冲噪声

3.3.5异步于工频的脉冲噪声

3.3.6随机脉冲噪声

3.4噪声模块的实现

3.4.1有色背景噪声模块的实现

3.4.2窄带噪声模块的实现

3.4.3同步于工频的周期脉冲噪声模块的实现

3.4.4异步于工频的周期脉冲噪声模块的实现

3.4.5随机脉冲噪声模块的实现

3.5噪声合成模块的实现

3.6计算模块的实现

3.6.1频谱模块

3.6.2功率谱模块

3.7参数控制模块

3.7.1各噪声用户可控制的参数

3.7.2模块的具体实现

3.8显示模块

3.9 GUI模块

3.9.1 GUI的设计

3.9.2模块之间的数据传递

3.10系统的整体调试

3.11本章小结

第4章系统实现的功能及操作说明

4.1各类噪声的产生和相关操作

4.1.1有色背景噪声的产生

4.1.2窄带噪声的产生

4.1.3同步工频的周期脉冲噪声的产生

4.1.4异步工频的周期脉冲噪声的产生

4.1.5随机脉冲噪声的产生

4.2噪声合成及相关操作

4.3频域特性计算及相关操作

4.4噪声观察及相关操作

4.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢