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电力线通信(Power Line Communciation,PLC)已经成为我国智能用电中一项重要的本地通信技术。利用低压电力线作为通信线路具有投资少和维护成本低的优点,然而低压电力线并非专用的通信线路,线路上阻抗变化大、干扰噪声大、信号电平衰减剧烈的特点,使得电力线上实现高质量的通信非常困难。其中,复杂、多样、时变的信道噪声在通信过程中会导致系统误码率增加,是影响电力线通信质量的关键因素。因此研究分析低压电力线噪声信道特性,并建立相应的噪声模型对于载波通信系统的设计和仿真测试以及智能用电技术的发展具有重要意义。
本文对低压电力线不同电力环境下的载波接入点处噪声进行了测量、分析与建模。通过采用电感耦合和电阻电容耦合相结合的复合耦合技术,设计了一种具有优良传输特性的耦合电路。针对Welch法在噪声功率谱估计中分辨率低和曲线粗糙不平滑的不足,提出一种基于加窗Burg算法的噪声功率谱分析方法,与传统的噪声功率谱分析相比,该方法具有更好的谱估计性能。对低压电力线信道噪声分析表明,在9kHz~500kHz频段内的噪声幅度从十几dB到上百dB之间变化,总体上随频率的增加呈下降趋势;9kHz~250kHz之间背景噪声比较严重;同一地点A相、B相、C相的信道背景噪声相对一致,脉冲噪声不同。根据噪声特性分析结果,用Mat lab软件对测量数据进行处理,并应用指数函数拟合的方法建立背景噪声功率谱密度曲线模型,用高斯函数拟合的方法建立脉冲噪声的频域噪声模型。对特定环境下建立的噪声模型与实际测量的噪声进行仿真和比较,结果表明:通过模型建立的信道噪声参数与实际测量噪声特性参数的范围基本一致,信道噪声功率谱与实际测量得到的功率谱相符,由此证明了数据处理的正确性以及模型的合理性。