钱程[1]2016年在《电动汽车自适应充电的电力载波通信系统》文中进行了进一步梳理随着经济的发展,能源问题一直困扰着人类,在探求新能源的道路上人类一直在不停的探索。新能源技术朝着更加先进更加完善的方向发展。汽车是现在在中国家庭中也越来越普遍,但是汽车消耗石油,自然资源消耗紧缺必然会导致环境和能源的问题更加严峻。电动汽车的出现很有效的解决了能源的问题。而电动汽车推广普及势必会导致电网用电负荷的增加,本课题采取电力载波通信方式作为电动汽车和充电桩之间的通信方式,研究了基于电力载波通信的电动汽车充电系统。其中,电力载波通信方式是采用已有的电力线网络作为传输媒介进行数据的传输。在中国,强大的电力线网络分布非常广,不需要额外的架设通信线,采用先进的载波技术后电力线信号可以实现稳定传输。本文首先介绍了电力载波通信的国内外发展现状,围绕着基于电力载波的电动汽车充电通信方式进行了探索研究。分析了电力载波通信信道的一些特殊的固有特性,重点研究了信号衰减和距离、频率、负载的关系。针对传输环境恶劣的电力线网络,本课题提出了基于OFDM(正交频分复用技术)的电力线载波电动汽车充电的通信方式。详细介绍了正交频分复用技术的基本原理,然后对OFDM技术进行了数学模型分析。经过算法计算分析,利用循环前缀和保护间隔能够有效的解决多径衰落信道的问题。本文介绍了两种常见的算法,快速傅里叶变化和小波变换算法。再比较了两种算法之后,证明基于小波变换的OFDM电力载波通信具有高可靠性和稳定性以及较高的抗干扰能力。由于采用的OFDM电力线载波通信故传统的外围硬件电路满足不了系统的传输环境。本课题需要设计出精度更高、工作特性更加稳定的载波信号源电路,A/D、 D/A电路,晶振时钟电路以及滤波电路等。利用实习单位资源,选取了安森美半导体公司的AMIS-49587型号的芯片作为本课题的调制解调模块。结合设计的外围电路实现了将载波板处理后的信号放大后传输,提高了信号的传输距离,改善了电力载波通信效果。电动汽车充电采用的是IEC15118通信协议,该标准是为电动汽车和交流充电桩之间通讯统一制定的标准。传统的充电桩采用CAN总线通信方式,其接口不能满足本课题设计要求。本文设计了自适应充电控制策略,同时改进了充电桩接口电路。最后对整个系统进行了通信测试,结果表明本文设计的基于OFDM电力载波通信方式的电动汽车充电系统能够完成充电信号稳定传输。
张若愚[2]2013年在《基于OFDM的PLC调制解调器设计》文中提出电力线载波通信(PLC)是利用电力线作为介质传输信号一种通信手段，随着现代电子技术的发展，通过PLC高速传输数据已经成为可能，尤其是OFDM技术的成熟，使得PLC的传输速率可以达到500MB，因此论文选题具有广泛的应用前景。论文简要介绍了PLC技术和OFDM技术，探讨了OFDM技术的原理、信道特性及其优缺点。给出了以Intellon公司的INT6400和INT1400为核心的宽带PLC调制解调器方案，讨论了基于OFDM技术的PLC调制解调器组成结构，设计了电源模块、INT6400模块、INT1400模块、存储器模块及其以太网控制器模块电路，最后给出了测试结果。
罗春风[3]2005年在《基于OFDM技术的低压电力线载波通信系统的理论与实验研究》文中研究表明电力线载波通信,作为一种新的家庭宽带接入手段,近几年引起了人们极大的关注,宽带电力线正在成为走入家庭的第叁条宽带线。低压电力线载波通信技术由于涉及家庭自动化和家庭上网的良好前景而倍受瞩目。但是电力线信道固有的噪声干扰、频率选择性衰减和多径传播特性大大影响了通信性能。而正交频分复用(OFDM)技术被认为是目前在具有频率选择性衰减特性通信环境中实现高速信号传输的主流技术,因此,基于OFDM 技术的低压电力线载波通信是一个很有价值的研究课题。本文在全面、系统地阐述低压电力线载波通信的基本原理和国内外研究现状后,提出了基于OFDM 低压电力线载波通信的实验平台总体方案,并最终实现了一个低压电力线OFDM 通信系统。全文的内容主要包括如下几个部分:第一部分论述了基于OFDM 技术的低压电力线载波通信平台的总体设计方案。具体介绍了该平台软件模块中各个环节的算法以及具体实现方法,同时,还详细描述了其硬件模块中宽带高频功率放大器、耦合器以及高精度本振源的硬件设计和实现。整套试验平台的实验结果表明,基于OFDM 技术的低压电力线载波通信平台设计方案是可行性的。第二部分针对低压电力线通信信道的时变频率选择性衰落特性,提出了一种基于多层感知器(MLP)的电力线信道非线性均衡方法。在实现多层感知器非线性均衡时,首先提出了一种选择最佳学习步长的方法,在最佳训练步长下,比较了常规LMS 线性均衡方法和本文提出的非线性均衡方法对实际低压电力线信道的补偿效果,结果表明本文提出的非线性均衡方法非常有效。第叁部分提出一种新的符号定时同步判决准则,采用该定时同步方法实现了低压电力线OFDM 载波通信系统的准确符号同步。同步技术是OFDM 系统成功应用的关键技术之一。本文在介绍低压电力网络中实际接收信号的噪声特性后,分析了传统的延迟相关法和改进延迟相关法在进行符号定时同步时的缺陷,提出一种新的符号同步判决准则。最后通过试验对比分析了这叁种同步方法的符号定时性能。研究结果表明,本文提出的符号同步新算法稳定可靠、精度高,是一种有效的低压电力线OFDM 载波通信系统符号定时同步方法。
闫承志[4]2004年在《基于OFDM技术的电力线载波通信研究》文中进行了进一步梳理论文讨论了电力线载波通信现状及应用前景，分析了电力线的传输特性，包括阻抗特性、衰减特性和噪声干扰，并给出了配电网电力线信道模型。阐述了OFDM基本原理，深入讨论了工程应用中存在的高峰均值功率比和同步问题。首次提出利用卷积码与特定映射方式的16QAM相结合的TCM编码技术降低PAPR值的方法。结合配电网信道模型，建立OFDM系统仿真模型，仿真TCM编码改善OFDM系统的误码率和降低其PAPR值的效果。研究simulink仿真系统原理，结合操作系统硬件驱动程序工作原理，给出基于simulink的硬件嵌入式仿真平台设计方案。在此基础上，设计了OFDM模型样机实现双机通信。结果表明硬件嵌入式仿真平台可以很好地仿真OFDM系统，采用改进的TCM编码调制方法可以有效地降低PAPR值，能够获得一定的性能改善，OFDM技术在低压电力线载波通信中具有广阔的应用前景。
吴晓猛[5]2013年在《G3-PLC发射机基带信号处理方法的研究》文中认为电力线通信（Power Line Communication，PLC）具有投资少、不用重新布线、覆盖面广、实施方便、维护成本低等优点，得到了广泛的应用。但是，电力线信道结构非常复杂，具有多径衰落严重、噪声大、时变性强等缺陷，必须要研究一种可靠的传输技术，来克服这些缺点。G3标准是窄带电力线通信已有比较成熟的标准，其中G3-PLC已得到IEEE、ITU等多个国际标准体系的认可，由多个世界标准化组织进行了独立测试，被几个主要的国际电表制造商所采纳。并且G3-PLC将数据传输率高、抗多径衰落能力强、频谱利用率高的正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术与抗突发干扰噪声能力强的编码技术结合，实现了电力线高速数据传输，为全球各地的电力机构成功进入智能电网领域提供了保障。根据本课题的功能需求和技术指标，本文提出了基于G3标准的OFDM电力线载波通信发射机系统的总体设计方案。该方案硬件平台选取美信公司（MAXIM）的MAX2992和MAX2991芯片组，软件部分吸收MAXIM开源代码，掌握核心技术，自定义MAC和网络层协议，使之适用于国内电网。在此总体设计的基础上，重点阐述了G3-PLC发射机物理层信号处理过程，为基带信号处理方法的研究与改进打下了基础。在系统总体设计方案的基础上，本文对电力线信道的输入阻抗、噪声、多径衰落等特性进行了详细的分析，建立了多径衰落信道传输模型和噪声信道传输模型，然后综合信道的传输模型和噪声特性，给出了电力线通信的系统模型。最后，在MATLAB环境下，对此信道模型进行了仿真，仿真结果表明，该模型已能反映出低压电力线信道的基本特性，与电力线实际的环境比较吻合，为电力线通信的研究奠定了基础。针对G3标准中卷积码的码率单一、码率低，数据速率损失大的问题，本文提出了一种低复杂度的改进算法，卷积编码后采用增信删余的方式来满足码率的要求，并采用时频二维交织算法对交织算法做了进一步的完善，然后对其进行了仿真。仿真结果表明，改进后的算法使码率由1/2提高到了2/3，减小了误码率，更有效的将突发错误离散为随机错误，并且在不增加译码复杂度的情况下，提高了传输速率，改善了电力线通信系统的性能，从而实现有效而可靠的通信。
杨文涛[6]2016年在《OFDM电力线载波通信系统关键技术研究》文中研究表明近年来,低压窄带电力线载波通信凭借其低成本和无需重新布局布线而受到人们的青睐,被广泛用于智能电表、智能路灯、智能楼宇以及工业控制等多个领域。正交频分复用(OFDM)技术因为具有比较强的抗噪声能力,具有更高的频谱利用效率等优势,已逐步成为电力线载波通信采用的主流技术。本论文基于OFDM技术,研究低压窄带电力线载波通信系统的部分关键技术,以提高电力线载波通信系统的可靠性。本论文的主要研究内容和成果如下。设计了一种低压窄带电力线载波通信系统模型。系统包括发射机和接收机两部分,系统能实现信息在电力线信道中的稳定传输。仿真结果表明,维特比译码软判决比硬判决抗高斯白噪声性能有1dB提高,过采样之后在高斯白噪声信道仿真时信号在DBPSK、DQPSK和D8PSK映射方式下抗噪声性能在误码率为1E-3时分别能达到1dB、4dB和8d B。系统抗噪声性能得到显着提高。提出了一种基于前导序列的低压窄带电力线帧定时同步算法。该方法具有计算复杂度低,同步准确等优点。仿真结果表明,本文采用的前导在0dB高斯白噪声干扰下相关峰值明显,在各种噪声条件下都性能稳定。为验证所设计系统在实际环境中的性能,本文对所设计的系统通过FPGA验证测试平台进行了测试验证,发送信号经过0-100dB的衰减器衰减之后系统丢包率和误包率都能控制在0%左右,表明系统在电力线信道中传输信息稳定可靠。
周如宝[7]2014年在《基于OFDM技术的低压电力载波系统的研究与实现》文中研究表明低压电力载波通信是一种在现有低压电力线上实现信号传输的新型通信方式。由于电力线网络巨大,利用电力线作为数据传输的通道,无需铺设新的线路,具有成本低、覆盖面广等优势。随着调制技术和信号处理技术的进步,电力载波通信系统的传输速率经历了从几Kbps到几Mbps的发展。目前,电力载波通信已进入高速时代,并在智能家居以及电力线上网等领域得到了极大的关注。正交频分复用技术(OFDM)是一种多载波调制技术。利用多个相互正交的子载波进行数据传输,不仅具有很高的频谱利用率,而且有很强的抗多径干扰能力。本文首先分析了低压电力载波通信系统的基本原理,将载波系统分成电力载波调制解调模块、耦合／功率放大模块和电力线信道叁个部分。低压电力线主要是用来传输工频电能,在将其作为高频信号的通信信道时,电力线上负载的不断变化,会使信道环境非常差。因此,需要分析低压电力线的阻抗、衰减以及噪声特性进行分析。接着分析OFDM技术原理和数学表达式,研究其实现过程中的保护间隔和循环前缀等技术手段,并利用MATLAB软件实现系统仿真。然后利用实习公司资源,设计一款具有轨到轨输出结构的运算放大器芯片,用来对经过OFDM芯片处理的待发送信号进行功率放大,提高信号在电力线上的传输距离。用集成电路芯片来代替传统的功率放大电路,还可以降低电力载波设备的面积,减少成本。最后,设计相应的芯片外围电路,完成功率放大模块的制作,并结合现有的电力载波系统平台,进行信号传输。通过对比添加功率放大模块前后,载波系统信号传输的距离,验证本文涉及的功率放大模块可以很好地改善低压电力载波系统通信效果,提高通信距离。
张协衍[8]2010年在《基于OFDM的低压电力线自动抄表系统设计》文中认为低压电力线自动抄表系统主要由采集电能表信息的集中器、信道和主站等设备组成。采用现代化的电子技术、通信技术和计算机技术对低压电力客户用电信息远程采集,并对数据进行分析和处理。自动抄表系统可以减少电力公司的运营费用,能够给客户提供更多的服务,是智能电网建设的基础,它的应用和发展对电力公司、电力用户乃至全社会都有十分重要的意义。本论文的主要研究工作包括以下几个方面：(1)对电力线信道的阻抗特性、衰减特性和干扰特性问题做了分析,并建立简单的低压电力线信道模型,为通信技术的研究提供仿真平台。(2)重点研究了低压电力线通信技术。通过分析比较得出,窄带通信技术应用于电力线载波通信中主要存在的问题是各种噪声和干扰对通信质量的影响以及带宽限制对传输速率的制约；扩频通信抗干扰能力强,通信速率高,但它是通过牺牲带宽来降低对信噪比的要求,这对越来越缺乏的频带资源十分不利,传输速率也难以提高；而正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术能够充分利用频带并能提高抗多径干扰能力。因此,在已有的研究基础上提出一种改进的子信道利用方法来实现OFDM技术在电力线载波通信中的应用,通过建立Matlab仿真模型实现基于改进方法的通信。仿真结果表明,在电力线信道条件比较恶劣、数据传输误码率较高的情况下,还能够实现较可靠的数据传输。(3)对系统实现进行了深入的研究,包括总体方案设计,软、硬件平台搭建。集中器的硬件设计以ARM9处理器Atme19260为核心,通过EBI外部总线接口扩展存储器K5D5657ACB D090。电源系统由交流电源和直流电源组成,多路直流电源为不同电压的电路提供所需电压。电力线载波通信电路和远程无线通信电路均采用模块化设计。(4)对上行、下行通信进行测试,实验结果表明集中器的设计满足自动抄表系统的要求。最后总结了本文在研究过程中获得的一些成果以及实际意义。提出了自动抄表系统还需解决的一些瓶颈问题,并对今后的发展趋势做了简单的介绍和展望。
史玮[9]2009年在《基于OFDM技术的电力线载波通信系统的设计与实现》文中指出随着科学技术的发展,信息时代的到来,信息的传输成为支撑人类社会活动和交流的基础。电力线载波通信,作为一种新的家庭宽带接入手段,引起了人们极大的关注。低压电力线载波通信技术由于涉及到家庭自动化和家庭上网的良好前景而备受瞩目。正交频分复用(OFDM)技术被认为是目前在具有频率选择性衰减特性通信环境中实现高速信号传输的主流技术,因此,基于OFDM技术的电力线载波通信系统具有频带利用率高,能有效对抗频率选择性衰落和载波间干扰,有效克服符号间干扰等特点。但是实现OFDM电力线载波通信系统的一个难点是OFDM调制会产生大的峰均功率比(PAPR),导致系统对放大器件的线性度要求增大,因此必须通过一定的方法来降低峰均功率比,避免实现系统的非线性失真和频谱扩散。本文在熟悉TMS320C6000 DSP芯片结构、软件开发环境CodeComposer Studio(CCS)及其开发流程的基础上,结合TI公司提供的TMS320C6701EVM板,通过NXP的ARM芯片LPC2132作为控制中心,配上显示模块和外围电路的设计,完成了基于OFDM技术的电力线通信系统的设计和实现。论文根据系统基带数学模型和结构模型,提出了OFDM电力线载波通信系统的整体设计方案,并完成了系统外围电路各个模块电路,包括D／A,A／D,滤波,功放,耦合等电路的分析和设计,构建了OFDM电力线载波通信系统的硬件平台。本文在CCS环境下采用C语言和线性汇编语言实现系统调制和解调各部分软件模块化编程,并在ADS(ARM Developer Suite)环境下完成MCU的各任务编程和现实模块的编程,从而完成了系统软件设计和实现。在系统硬件实现的前提下,通过对现有通信系统峰均比降低技术的研究,提出了构造N阶矩阵T和预补偿技术来解决高峰均比的问题。在预补偿技术中,摒弃了传统的坐标,而是采用极坐标查表的方式来进行预补偿,从而降低OFDM系统的高峰均比。通过测试,本文完成的基于OFDM技术的电力线载波通信系统具有较好的数据传输性能,峰均比降低效果好,可作为OFDM电力线载波通信系统和算法验证平台。
廉钰莹[10]2017年在《基于OFDM的电力线载波通信信道估计》文中提出电力线载波通信(Power Line Communication,PLC)是指利用已有的电力线网络进行信号传输的通信方式,具有使用用户多、传输距离远、通信可靠性高、不需要重新布线、电网建设同步等优点。电力线系统由于实际使用环境的复杂性,信道信息会受到多径衰落的影响,严重影响了系统性能效果的实现,通常情况下我们采用信道估计的方法来对信道的响应变化进行判断和分析,但与此同时,信道估计方法精确的程度会对系统性能产生影响,所以我们一直在不断追寻更好的解决方案。本论文主要研究的是基于OFDM的电力线载波通信信道估计方法。首先介绍了电力线载波通信现阶段的研究背景与意义。再简单描述了国内外PLC发展现状及信道估计的意义,然后介绍了电力线载波通信的基本原理,并分析了电力线信道特性,包括时变特性、衰减特性、阻抗特性和噪声特性。后对电力线载波信道进行建模,并用MATLAB模拟了4径和15径情况下的信道模型。介绍了基于OFDM的信道估计方法,并给出了经典LS算法、LMMSE算法和SVD算法的推理和仿真结果,为后文提出的方法作对比项。分析了高斯过程(GP)和高斯回归过程(GPR)的基本定义。给出了基于LS-GPR的电力线信道估计过程并通过MATLAB仿真得出结果。其中,算法中利用LS准则进行估计时并没有考虑到收到信号与原导频信号之间的关系及噪声的影响,因此,为提高信道估计的系统性能,采用了MMSE来降低噪声的影响。我们分析得知噪声子空间的白噪声满足均值为零的高斯分布,子载波间的干扰也满足均值为零的高斯分布,从信道信息可以分析得出有用的信道冲激响应变化相对于噪声分量的变换是十分缓慢的,在这里我们可以充分利用IFFT变换将有用信息和想要舍去的噪声分量分开。并用MATLAB实现理论分析,得到结论。综上,本文采用的最小二乘高斯回归过程的信道估计方法。高斯回归过程在贝叶斯准则下利用概率方法学习数据,具有非常强大的非线性拟合能力和小样本学习能力,并可以由一个最优化过程自动获取最佳超参数。本文提出两种基于LS-GPR信道估计算法的改进方法,运行结果证明了方法的有效性。
参考文献：
[1]. 电动汽车自适应充电的电力载波通信系统[D]. 钱程. 安徽理工大学. 2016
[2]. 基于OFDM的PLC调制解调器设计[D]. 张若愚. 西安电子科技大学. 2013
[3]. 基于OFDM技术的低压电力线载波通信系统的理论与实验研究[D]. 罗春风. 华中科技大学. 2005
[4]. 基于OFDM技术的电力线载波通信研究[D]. 闫承志. 南京理工大学. 2004
[5]. G3-PLC发射机基带信号处理方法的研究[D]. 吴晓猛. 湖南大学. 2013
[6]. OFDM电力线载波通信系统关键技术研究[D]. 杨文涛. 兰州大学. 2016
[7]. 基于OFDM技术的低压电力载波系统的研究与实现[D]. 周如宝. 南京理工大学. 2014
[8]. 基于OFDM的低压电力线自动抄表系统设计[D]. 张协衍. 湖南大学. 2010
[9]. 基于OFDM技术的电力线载波通信系统的设计与实现[D]. 史玮. 东华大学. 2009
[10]. 基于OFDM的电力线载波通信信道估计[D]. 廉钰莹. 吉林大学. 2017
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