基于群聚算法的煤矿井下低压电力线通信系统研究

摘要

我国煤矿众多，煤矿生产的自动化既可以保证煤炭开采的高效、高产，又能够保证煤矿生产安全，故煤炭行业对生产过程的自动化要求越来越高。但是一直以来，煤矿井下信号传输技术发展缓慢，并没有形成覆盖全矿井的通信网络系统。如何实现煤矿井下稳定、可靠的通信，成为当今煤炭行业发展亟需解决的问题。
　　煤矿井下通信环境恶劣，导致井下通信设施布置十分困难;物理环境恶劣，环境潮湿且存在爆炸性气体;普遍存在无线通信障碍。现有的通信方式难以满足高效、安全生产，本文提出基于CLUSTER-OFDM的煤矿井下低压电力线通信技术，该技术运用已有的低压电力线作为传输媒介，节约了成本;同时，CLUSTER-OFDM技术可降低通信系统的峰均功率比，提高系统的通信性能。本文的主要工作和研究内容如下:
　　(1)总结低压电力线信道的衰减特性、噪声特性、阻抗特性、多径特性和时变特性，并针对其中的衰减特性和噪声特性进行建模分析;
　　(2)分析低压电力线的通信特点及工作原理，总结常用的低压电力线通信技术，指出各种通信技术的优点及存在的不足，提出将OFDM技术应用于低压电力线通信线路中，可提高数据的传输速率;
　　(3)研究分析OFDM的基本原理、通信特点及其优缺点，针对OFDM技术在煤矿井下进行数据传输存在的问题，提出了三种煤矿井下基于OFDM的相关改进算法。
　　(4)针对系统的峰均功率比过高问题，提出将CLUSTER-OFDM技术应用于煤矿井下低压电力线通信中，并建立出算法，通过MATLAB仿真实验，得出CLUSTER-OFDM技术能有效地降低峰均功率比，该方法具有一定的可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外相关课题研究现状

1．3 存在问题

1．4 主要的研究内容及论文结构

1．5 本章小结

2 低压电力线信道特性分析及建模

2．1 引言

2．2 低压电力线信道特性分析

2．3 低压电力线通信信道建模

2．4 本章小结

3 低压电力线通信技术简介

3．1 引言

3．2 低压电力线通信原理及特点

3．3 常用低压电力线载波通信技术

3．4 正交频分复用技术简介

3．5 本章小结

4 煤矿井下OFDM技术

4．1 WAVELET-OFDM技术

4．2 PRECODED-OFDM技术

4．3 CLUSTER-OFDM技术

4．4 本章小结

5 基于CLUSTER-OFDM的煤矿井下低压电力线通信

5．1 引言

5．2 CLUSTER-OFDM系统描述

5．3 群聚OFDM信道

5．4 煤矿井下CLUSTER-OFDM通信技术

5．5 本章小结

6 实验验证与数据分析

6．1 仿真环境及参数设置

6．2 实验测试及分析

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况