OFDM與信息熵技術(shù)在低壓電力線載波通信中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來,通過配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信,又稱低壓電力線載波通信(PLC)越來越引起人們的廣泛關(guān)注.電力線載波通信的許多優(yōu)點(diǎn)為電力市場以及相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了廣闊的應(yīng)用前景.特別是,這種通信方式可以利用現(xiàn)有深入到千家萬戶的供電網(wǎng)絡(luò),而成為一種易于接入、方便使用且成本低廉的理想選擇.但是,電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)之間畢竟存在顯著的差別,因此想建立一個(gè)可以對電力線載波信道特性進(jìn)行完整描述的模型很困難.首先,電力線網(wǎng)絡(luò)總是處在強(qiáng)噪聲環(huán)境下工作,電

2、力線的低通特性、頻率選擇性衰落、網(wǎng)絡(luò)阻抗的不匹配、信號的反射和折射以及由于嚴(yán)重的噪聲干擾導(dǎo)致的小信噪比(SNR)等都會給電力線載波通信帶來困難.此外,信道的多徑時(shí)延、時(shí)變的幅值響應(yīng)以及非線性相位特性而產(chǎn)生的符號間干擾(ISI)還會嚴(yán)重影響接收機(jī)的性能.更為嚴(yán)重的是,電力線網(wǎng)絡(luò)自身拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不確定會使傳輸信號受到時(shí)變因素的影響,最終導(dǎo)致通信質(zhì)量的降低.針對這些不利因素,本論文從技術(shù)角度探討了OFDM系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)和基于Rényi信

3、息論的信息熵均衡方法等問題.本文研究了將PLC作為通信接入網(wǎng)的可行性.概要介紹了電力線OFDM通信的理論研究與實(shí)踐的現(xiàn)狀.給出了完整的電力線信道特性描述和帶有多徑傳播效應(yīng)的傳遞函數(shù).描述了一個(gè)性能可靠而適應(yīng)性強(qiáng)的OFDM信號傳輸系統(tǒng)方案,該方案能夠有效地遏制電力線信道的各種不利影響.本文提出了一個(gè)具有增益平衡能力的寬帶耦合電路的設(shè)計(jì)方法.本文給出了電力線OFDM系統(tǒng)的軟件算法和物理實(shí)現(xiàn)技術(shù).軟件設(shè)計(jì)使用了于VC++的圖形用戶接口.此外,

4、本論文還研究了將誤差的熵最小化算法引入均衡器以抵消電力線信道的影響的方法.通過Parzen窗估計(jì)均衡器誤差序列的概率密度函數(shù),并利用梯度下降法使其二次Rényi熵達(dá)到最小化.在實(shí)際的電力線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了在線實(shí)驗(yàn)測量,以評估電力線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南滦兴俣群涂雇ǖ栏蓴_的魯棒性.測量的結(jié)果與誤差滑動窗口和算法步長選擇的合適與否息息相關(guān).算法最終獲得了系統(tǒng)可靠性、算法收斂性和計(jì)算復(fù)雜度之間的一個(gè)折衷.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文的算法具有比傳統(tǒng)的均方誤差準(zhǔn)則法更