低压电力线通信信道噪声建模研究

摘要

近年来，低压电力线通信技术已被广泛应用于各领域中。噪声干扰是影响低压电力线通信可靠性的主要因素之一，有必要对低压电力线通信信道噪声的高精度建模进行研究。本文结合实测噪声数据，研究了低压电力线通信信道噪声建模问题，为今后建立低压电力线通信信道噪声的高精度模型提供了理论依据。
　　 阐述了低压电力线通信信道特性，搭建了低压电力线通信信道噪声的测量电路，对低压环境电力线噪声进行了测量，测得了实际噪声干扰数据。
　　 建立了背景噪声自回归模型，分别利用奇异值分解法、Levinson-Durbin快速递推法和Gram-Schmidt正交法来计算其模型参数，仿真结果表明:奇异值分解法所求结果极为精确，但计算时间极慢;Levinson-Durbin快速递推算法所求结果误差较大，但计算时间极快;Gram-Schmidt正交法所求结果较为精确，计算时间适中。
　　 建立了考虑脉冲噪声幅值、间隔、持续时间及符号变化之间相互关系的马尔科夫链模型，针对传统马尔科夫链模型不能准确反映幅值变化特点的缺陷，提出了峰式马尔科夫链的概念，建立了脉冲噪声的峰式马尔科夫链模型，并进行仿真验证，仿真结果表明:两种模型均是正确的，且峰式马尔科夫链模型更为精确，更能反映出脉冲噪声的特点。
　　 将背景噪声自回归模型与脉冲噪声峰式马尔科夫链模型结合起来，建立了电力线噪声的一般模型，并仿真其时域波形;对含周期性脉冲噪声的电力线噪声进行特殊处理，将其分为脉冲群内噪声以及脉冲群外噪声建立了其完整的噪声模型，并仿真其时域波形。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 低压电力线通信技术及其特点

1．2．1 PLC技术概述

1．2．2 PLC的产生和发展

1．2．3 LPLC的优缺点

1．3 电力线通信技术发展现状

1．4 低压电力线通信信道噪声模型研究现状

1．5 课题研究的主要内容

2 低压电力线通信信道特性研究

2．1 频率选择特性

2．2 输入阻抗特性

2．2．1 输入阻抗的测量

2．2．2 输入阻抗的特点

2．3 信号衰减特性

2．4 多径传输特性

2．4．1 平坦衰落特性

2．4．2 频率选择性衰落特性

2．5 噪声干扰特性

2．5．1 噪声分类

2．5．2 噪声测量

2．5．3 噪声特点

2．6 本章小结

3 背景噪声建模研究

3．1 时间序列模型简介

3．1．1 滑动平均(Moving Average，简称MA)模型

3．1．2 自回归(Autoregressive，简称AR)模型

3．1．3 自回归滑动平均(Autoregressive Moving Average，简称ARMA)模型

3．1．4 各模型之间的相互关系

3．2 背景噪声模型及其模型参数

3．2．1 背景噪声AR模型

3．2．2 模型参数

3．3 背景噪声模型参数计算方法

3．3．1 奇异值分解法

3．3．2 Levinson-Durbin快速递推法

3．3．3 Gram-Schmidt正交法

3．4 背景噪声模型参数实例计算

3．4．1 奇异值分解法求解

3．4．2 Levinson-Durbin快速递推法求解

3．4．3 Gram-Schmidt正交法求解

3．5 比较分析

3．5．1 三种方法所求方差比较

3．5．2 三种方法所建立模型的功率谱密度比较

3．6 本章小结

4 脉冲噪声建模研究

4．1 传统马尔科夫链

4．2 脉冲噪声传统马尔科夫链模型

4．3 峰式马尔科夫链

4．3．1 峰式马尔科夫链的引出

4．3．2 峰式马尔科夫链的定义

4．4 脉冲噪声峰式马尔科夫链模型

4．5 比较分析

4．5．1 传统马尔科夫链模型误差分析

4．5．2 峰式马尔科夫链模型误差分析

4．5．3 两种模型比较

4．6 本章小结

5 噪声建模研究

5．1 一般噪声建模

5．2 含周期性脉冲噪声的电力线噪声建模

5．2．1 脉冲群分离

5．2．2 脉冲群内模型

5．2．3 脉冲群外模型

5．2．4 仿真比较分析

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 主要研究成果

6．2 研究展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文情况

攻读硕士学位期间合作申请的专利情况