时变性负载电力线载波通信抗干扰技术研究

摘要

本文针对时变性负载电力线信道面临噪声环境恶劣而且复杂多变的难题，在实际应用中未能充分考虑恶劣复杂的噪声环境对PLC通信的影响，重点研究了基于OFDM的自适应电力线载波通信的抗干扰问题。
　　首先使用电力线载波信道测试仪对华北油田抽油机电机典型时变性负载运行环境下的电力线信道的时域和频域特性进行了现场测试，通过测试可以清楚地看到抽油机电动机变工况运行时除了产生背景噪声外，也会产生脉冲干扰。在一段时间内噪声幅度相对较小，而在另一段时间内干扰相对增大，但不能判断噪声的时频特性。在此基础上基于魏格纳时频分析法从不同时段和不同频段联合认知电力线信道噪声状况，通过仿真验证了该方法在子载波选取时不仅考虑了频率特性，还能清楚看出噪声的时变性大小，为OFDM系统子载波动态优化组合提供了依据。
　　其次，结合频谱感知技术，根据接收端反馈和贝叶斯定理设计一种动态子载波选择算法，以概率预测的方式进行可用子载波的选择，仿真结果表明该算法可以实时根据信道特性变化动态地选取通信质量较好的子载波，有效降低了系统误码率，提高电力线通信OFDM系统的通信可靠性。
　　最后，在对时变性负载电力线载波信道噪声特点研究基础上，本文重点研究了电力线信道噪声抑制算法，改进了原有的限幅消波算法，将发送端降低峰均功率比的技术与现有限幅/削波去噪算法结合起来，通过仿真验证该算法可以有效抑制电力线脉冲噪声，有效地改善了电力线通信OFDM系统噪声干扰严重导致通信可靠性不高的问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 电力线载波通信国内外研究现状

1．3 本文研究内容与章节安排

第2章 时变性负载电力线信道特性研究

2．1 信道特性分析与信道模型

2．1．1 电力线信道特性分析

2．1．2 信道模型

2．2 时变性负载电力线信道特性测试

2．2．1 阻抗特性测试

2．2．2 噪声特性测试

2．2．3 PLC通信成功率测试

2．3 基于魏格纳分布的噪声特性研究

2．3．1 魏格纳分布

2．3．2 噪声仿真

2．3．3 基于魏格纳分布的复杂电力线噪声分析

2．3．4 基于时变性负载电力线信道噪声时频分析

2．4 本章小结

第3章 频谱感知技术在电力线通信中的应用研究

3．1 PLC系统调制方式的选择

3．2 OFDM技术基本原理及其在频谱感知技术中的应用

3．2．1 OFDM技术基本原理

3．2．2 频谱感知技术

3．2．3 OFDM技术在频谱感知中的应用

3．3 基于自适应OFDM技术的电力线载波通信系统

3．4 本章小结

第4章 电力线载波通信自适应OFDM系统动态子载波选择算法

4．1 系统发送和接收数学模型

4．2 子载波划分

4．3 基于接收端反馈和贝叶斯定理的子载波分配算法

4．3．1 基于贝叶斯推断的信道状态预测及优势分析

4．3．2 详细算法描述

4．4 算法评估

4．4．1 算法复杂度分析

4．4．2 仿真结果及分析

4．5 本章小结

第5章 基于OFDM的电力线载波通信系统噪声抑制算法

5．1 脉冲噪声模型

5．2 现有算法分析

5．2．1 现有算法性能估计

5．2．2 现有算法缺点

5．3 改进算法

5．3．1 改进算法方案设计

5．3．2 改进算法脉冲噪声检测错误率分析

5．4 性能仿真及结果分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢