低压电力线载波高速通信技术在新型小区应用的研究

摘要

近几年来，电力线载波高速通信技术有了突破性的发展，并在国内外实际应用。与此同时，电力线高速通信技术及其相关的研究也成为电力线通信(PowerLineCommunication英文简称PLC)的一个热点。本文通过国内外先进技术的学习，并结合沈阳地区低压配电网现状，首次成功实现了电力线载波通信技术在电业新村住宅小区的试验应用。为了实现这一应用目的，本论文就低压电力线高速通信的几个关键技术做了消化研究，主要涉及四个方面的内容：低压配电网电力线网络特性及信道特性的分析、低压配电网电力线高速通信调制技术的研究、低压配电网电力线通信网络媒体访问控制(MediaAccessControl英文简称MAC)层协议的比较和选用、高频载波信号宽带耦合技术的分析及耦合装置的实现，最后本文还对高速PLC设备的组成原理做了简单介绍。 低压配电网电力线的信道特性是十分恶劣的，一般来说，突出表现在：信号衰减大、阻抗变化大、噪声和干扰强、时变性强。在电力线通信中所采用的技术都是由信道的特性所决定的。文章在分析了FSK、BPSK、QPSK等调制技术后，结合信道特性，提出了最适合在低压配电网中采用的OFDM调制技术，并分析了这种调制技术在电力线高速通信中应用的优点。 针对我国配电网网络的特性及低压配电网电力线高速通信系统性能要求，在研究了国内外有关MAC层协议的文献基础上，提出了适合我国国情的低压配电网电力线高速通信网MAC层协议的建议。在课题中还对各种MAC层协议及其特点和它们的应用作了详细论述。 在高频载波信号宽带耦合技术的分析中，首先对常用的电容、电感两种耦合方式的耦合原理及装置构成作了介绍，在简要分析了电力线高速传输信号的特点和要求基础上，结合我国低压配电网的实际，详细介绍了耦合装置的设计原则和方法，并给出了具体的实现电路和测试结果。最后，根据我国低压配电网的特点和运行方式对这两种电力线宽带耦合装置的实际应用作了介绍和对比。

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第一章绪论

1.1开展低压电力线载波高速通信技术应用研究的意义

1.2低压电力线载波高速通信技术的发展

1.2.1国外发展现状

1.2.2国内发展现状

1.3本文主要研究内容

第二章电力线高速PLC技术与信道特性

2.1电力线载波通信技术简介

2.1.1概念介绍

2.1.2电力线高速PLC技术的特点

2.1.3国际组织和相关标准

2.2低压配电网特性分析

2.2.1我国居民小区低压配电网的基本情况

2.2.2低压电力线信道特性

第三章电力线高速PLC调制技术的方案选择

3.1 FSK调制技术

3.2 BPSK调制技术

3.3 QPSK调制技术

3.4扩频通信调制技术

3.5 OFDM调制技术

3.5.1 OFDM调制技术原理

3.5.2 OFDM调制技术主要特点分析

3.5.3 OFDM调制技术优越性

3.6方案选用总结

第四章电力线网络通信协议的比较分析

4.1引言

4.2计算机网络协议简介

4.3计算机局域网协议简介

4.4局域网的媒体访问控制(MAC)

4.5局域网常用的MAC层协议

4.5.1令牌环协议

4.5.2 Aloha协议

4.5.3 CSMA协议

4.5.4 CSMA/CD协议

4.6 PLC网络拓扑结构分析与协议的选择

4.6.1网络拓扑结构

4.6.2具有自适应能力的CSMA/CA协议

第五章电力线高速PLC耦合技术及PLC系统.

5.1电容宽带耦合技术及其装置

5.2电感宽带耦合技术及其装置

5.3电力线高速PLC通信原理

5.4几种电力线高速PLC系统

5.4.1 EPLC-2M电力线高速通信系统

5.4.2 EPLC-14M电力线高速通信系统

第六章应用效果分析

6.1主要效果衡量指标

6.1.1网络帧速率

6.1.2以太网实际数据速率

6.1.3网络利用率

6.1.4信息传输速率

6.2高速PLC的测试

6.2.1测试步骤

6.2.2测试结果

6.2.3测试分析

6.3结论

参考文献

致谢