跻身未来的电力线通信_二_电力线信道分析及模型
通信电子中的信道模型的分析与建立
通信电子中的信道模型的分析与建立在通信电子领域中，信道模型是一个非常重要的概念。
信道模型可以帮助我们建立通信系统模型，并研究、优化系统性能。
在本文中，我们将探讨信道模型的基本概念、分析方法和建立过程。
一、信道模型的基本概念信道模型是指信号在传递过程中所经过的路径和传递方式。
通俗的理解，就是通信系统中，信号从发射端到接收端所经过的信道。
信道可以是空气、电缆、光缆等各种介质，而信号则可以是电磁波、光波等。
信道模型非常重要，因为它直接决定了信噪比、传输速率、误码率等系统性能指标。
信道模型可以分为多种类型，如线性模型、非线性模型、时变模型、时不变模型等。
在实际应用中，我们还会遇到多路传输、多路径传输、多天线、多信号等复杂情况，需要相应的信道模型来描述。
因此，在建立通信系统的时候，必须根据实际情况选择合适的信道模型。
二、信道模型的分析方法在通信电子领域中，信道模型的分析方法包括系统响应函数分析、冲击响应分析、频率响应函数分析等。
其中，系统响应函数是指系统对于输入信号的响应，可以通过求解微分和差分方程来得到。
冲击响应是指系统对于单位脉冲的响应，可以通过卷积运算得到。
频率响应函数则是指系统在不同频率下的响应，可以根据输入输出信号的傅里叶变换来得到。
三、信道模型的建立过程信道模型的建立过程可以分为以下几个步骤：（1）确定通信系统的基本特性，如信号种类、传输媒介等；（2）建立通信系统模型，包括信源、编码器、调制器、信道、解调器、译码器、信宿等；（3）根据实际情况选取合适的信道模型，如高斯信道模型、瑞利衰落信道模型等；（4）通过实验或仿真，获取信号在信道中的特性，如信噪比、误码率等；（5）根据数据分析，确定信道模型的参数，如衰落系数、带宽等。
需要注意的是，信道模型建立过程中，我们要尽可能接近实际情况。
现实中的信道往往存在多种干扰因素，如多径效应、多普勒效应、噪声等，这些因素都会对信道性能产生影响。
因此，在建立信道模型的过程中，要尽可能考虑多种干扰因素，并给出合理的分析方法。
中压电力线载波通信信道分析及模型研究
输函数的虚部。在传输线结构一定的情况下，频率的改变会直
接影响到幅度和相位常数的变化。
在载波通信中，载波信号的频率远大于工频电源的频率，
故载波信道的传输常数可以按如下形式给出：
r = (R + jωL)(G + jωC)
其中ω = 2π f ， f 为载波信号的频率。R、L、G、C分别
是电力线的电阻、电感、电导、电容。假设两导体间的距离远
1.2噪声特性分析 电力线载波通信系统中，噪声干扰是对信号影响最大的干 扰，噪声特性是描述信道特性的最重要参数之一。噪声干扰的 产生有以下几种情况： (1)电力线的固有干扰，我国使用的交流电频率为50Hz， 每个周期有两个峰值，因此电力线固有干扰为100Hz，时间间 隔为10毫秒。 (2)周围环境产生的噪声干扰，在电网周围，存在着各种不 同频率的中、短波广播电台，这些电台和其他各种电磁干扰会 对载波通道产生一定的噪声干扰。 (3)电网设备产生的噪声干扰，电网上有着各种不同功率值 的阻性、感性、容性设备和开关，这些设备在开闭时，会产生
但是，电力线是设计用于传输电能的线路，不是专门设 计的通信线路，它的物理特性与专门的通信线路有着很大的不 同。由于线路上传输的是电能，因此在传输通信信号时线路的 信道特性极为复杂。电力线上负载多，每个负载都产生噪声， 噪声干扰复杂，信号衰减大，由于存在多径衰减，会使信道产 生多径延时 ，而且电力线信道参数是随时间和频率变化的，因 此必须对电力线的信道特性进行分析和研究，建立合适的电力 线信道模型。
DISCUSSION AND RESEARCH 探讨与研究
中压电力线载波通信信道分析及模型研究
文பைடு நூலகம்邹育霖 赵宏伟 孟艳清
摘 要：利用电力载波通信技术实现配网自动化中的通信有着天然的优势，但是电力线信道复杂，作为通信 介质有一定的缺陷，需要对电力线信道做深入分析。笔者深入分析了电力线载波通信信道的阻抗、噪声、衰减特 性，并给出了中压电力线载波通信信道模型。
电力线通讯技术市场前景分析
电力线通讯技术市场前景分析电力线载波是电力系统特有的基本通信方式。
电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。
由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。
电力线载波通讯技术可以进行模拟（语音信号）或数字信息（如：家居控制信号）双工传输，可广泛应用于家居自动化、小型办公室、家庭办公室通讯（如互联网、内部信件、游戏、音频、视频）等领域，具有便于普及、节省费用、安装方便、应用广泛等特点。
智能小区中的应用智能住宅的概念起源于美国，美国的智能住宅发展最为迅猛。
继美国之后，欧洲、日本、新加坡等国家住宅智能化也得到了飞速发展。
所谓智能化住宅小区，是指通过综合配置住宅区内的各功能子系统，以综合布线为基础，计算机网络为区内各种设备管理自动化的新型住宅小区。
通常智能化大厦是“三A”系统，即：安全自动化：包括室内防盗报警系统、消防报警系统、紧急求助系统、出入口控制系统、防盗对讲系统、煤气泄漏报警系统、室外闭路电视摄像监控系统、室外的巡更签到系统。
通讯自动化：包括数字信息网络、语言与传真功能、有线电视、公用天线系统。
管理自动化：包括水、电、煤气的远程抄表系统、停车场管理系统、供水供电设备管理系统、公共信息显示系统。
随着我国计算机、通信、网络、控制、信息等技术的迅猛发展，家庭生活亦日益现代化，舒适化、安全化。
这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量。
在我国，智能住宅这一概念推广较晚，但其发展的速度却很快，全国已建立了一些具有一定智能化功能的住宅和住宅小区。
家庭智能大厦、智能小区是一个综合性的系统工程，它包含若干子系统，作为智能大厦、智能小区的后备网络，采用电力载波通讯有其无法比拟的优越性。
自动抄表系统的应用抄电表一直是件麻烦事。
快到月底的时候，供电局总要派出许多人到各个居民小区里抄表，每人一天最多也只能抄上三五百户。
低压电力线通信信道模型
低压电力线通信信道模型
吕锋;吕国远
【期刊名称】《电力系统通信》
【年(卷),期】2004(25)12
【摘要】利用低压配电线进行高速数据通信,所使用的频段一般在1.6～30 MHz 之间.根据我国低压配电网的结构,对这个频段内低压电力线通信的信道模型进行了研究,包括单相传输部分和三相传输部分.
【总页数】3页(P30-32)
【作者】吕锋;吕国远
【作者单位】中国电力科学研究院,通信所,北京,100085;天津电力公司,调度通信中心,天津,300010
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.853
【相关文献】
1.井下低压电力线通信信道模型的建立 [J], 王文星;杨公训;王文华;张哲
2.低压电力线载波通信信道衰减特性测量与分析 [J], 李松浓;胡晓锐;郑可;孙洪亮;侯兴哲;王毅
3.低压电力线载波通信信道特性分析 [J], 颜远志
4.带有空气开关的低压电力线通信信道模型 [J], 魏义镇;华伟;王伟
5.电器对低压电力线载波通信信道特性的影响 [J], 王毅; 贾睿; 梁星; 郑可; 叶君; 李松浓
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宽带电力线载波通信信道测量及建模的开题报告
宽带电力线载波通信信道测量及建模的开题报告一、研究背景与意义随着电力网的智能化和数字化程度的不断提高，宽带电力线载波通信逐渐成为电力信息传输的重要手段之一。
宽带电力线载波通信是指利用电力线路上的载波信号传输数据信息，具有传输距离远、成本低、方便便捷等优点。
但由于电力线路本身的复杂性和不可靠性，宽带电力线载波通信在实际应用中也存在许多问题，如信道质量不稳定、信噪比低、传输速率受限等。
因此，对于宽带电力线载波通信信道的测量和建模研究，具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容本研究拟深入研究宽带电力线载波通信信道的特点和参数，重点研究以下几个方面：1、采集宽带电力线载波通信信道数据，建立一套全面、准确、可靠的信道测量系统。
该系统需要能够采集信道特征参数、信号幅值、信号失真等数据，为后续研究提供可靠的数据基础。
2、对采集的信道数据进行分析和处理，得出信道的主要特征参数。
主要包括信道信噪比、响应函数、信道时延等。
3、建立宽带电力线载波通信信道的数学模型。
根据所得信道特征参数，建立适合于宽带电力线载波通信信道的数学模型，为后续算法研究提供基础。
4、基于所得的信道模型，探究传输速率、传输距离和误码率的关系，为优化宽带电力线载波通信系统性能提供理论支持。
三、研究方法本研究采用综合实验和数学建模相结合的方法，具体包括：1、设计并实现一套宽带电力线载波通信信道测量系统，为信道参数的采集提供可靠的数据支持。
2、进行深入分析和处理，得出宽带电力线载波通信信道的主要特征参数。
3、根据所得参数，建立数学模型，探究其特点和规律。
4、利用所建模型，进行仿真实验和算法分析，验证所提出的模型和算法的可行性和实用性。
四、预期结果本研究预期能够实现以下几点；1、建立一套基于电力线的宽带数据传输信道测量系统，为后续研究提供可靠的数据基础。
2、掌握宽带电力线载波通信信道的特点和参数，建立适合于该信道的数学模型。
3、通过所建模型，分析探究宽带电力线载波通信系统的传输速率、传输距离和误码率等性能特征，为系统改进和优化提供理论支持。
基于电力载波的控制系统的设计
毕业设计基于电力载波控制系统设计*名：**学号： ********班级： 06自动化专业：自动化所在系：电气工程系指导老师：**基于电力载波监控系统实现摘要近年来，通过配电网实现通信，又称低压电力线载波通信（PLC）越来越引起人们广泛关注。
电力线载波通信许多长处为电力市场以及有关业务发展提供了广阔应用前景。
尤其是，这种通信方式可以运用既有深入到千家万户供电网络，而成为一种易于接入、以便使用且成本低廉理想选择，因此，运用电力线通信技术构建针对家庭或楼宇智能监控系统，是一种很有潜力方案。
然而，电力线网络总是处在强噪声环境下工作，电力线低通特性、频率选择性衰减、网络阻抗不匹配、信号反射和折射以及严重噪声干扰导致小信噪比（SNR）等都会给电力线通信带来困难。
本文研究了低压电力线通信技术在监控系统中应用可行性。
概要简介了低压电力线通信技术理论研究和工业应用现实状况。
结合实测数据，分析了低压电力线信道低输入阻抗、高噪声、强衰减特性。
设计了一种基于单片机和电力载波芯片电力线通信系统硬件平台。
从而实现了基于电力线通信远程监控系统。
关键词：低压电力线载波通信单片机耦合电路Monitoring System Based On The Power LineCommunicationsABSTRACTThe usage of electrical power distribution networks as a media for communications, called Power line Communications (PLC), has become more and more attractive in recent years. It has a number of advantages that attract great interest for the development of electrical market and business opportunities. The main attractive feature of this kind of media is due to its ubiquity. Indeed nowadays all urban, suburban and rural areas are fully covered by transmission and distribution electricity grid for devlivering energy services. Its ubiquity makes it an ideal mediafor surveillance and control applications. However, power line communication channel is well known by experts as one of the most complex to characterize. It is often said that power line acts as hostile environment. Besides the low pass characteristic of the channel and the frequency selective fading, the impedance mismatching, the signal reflection and the impulse noises crucially affact the Signal to Noise Ratio (SNR).In this thesis, we present the possibilities of applying PLC in the communication access networks. A concise summary of the state of the art of the theory and practice of Power line Communication is presented. The power line channel characteristics is analyzed based on measurement data. Some tips are given for PLC modem development to utilizing the characteristics. Finaly, a remote surveillance and control system is constructed based on narrowband power line communication.Key Words:Power Line Communication MCU Coupling Circuit目录第一章绪论 ............................................. 错误!未定义书签。
电力线通信技术的现状与研究进展
电力线通信技术的现状与研究进展电力线通信（Power line communication，PLC）是指利用电力线路实现语音、数据、视频等信息传输的一种通信技术。
它具有成本低、部署方便、覆盖面广、不受地理位置限制、可靠性高等优点，被广泛应用于电力智能化、智能家居、物联网等领域。
本文将介绍电力线通信技术的现状与研究进展，重点探讨其应用场景、技术瓶颈以及未来发展方向。
一、电力线通信的应用场景1、电力智能化电力智能化是指在电网运营、电力生产、能源管理、用户服务等方面应用先进的信息通信技术，实现电力系统从“传统电力”到“智能能源”的转型。
电力线通信技术可以使终端设备通过电力线路与智能电网通信，实现对电力负荷、用电数据、能源消耗等信息的实时监测和管理，从而提高电力系统的效率和稳定性。
2、智能家居智能家居是指利用信息技术和网络通信技术将家庭各种设备和家庭成员联系起来，实现智能化、自动化控制的生活系统。
电力线通信技术可以让各种智能家居设备通过电力线路实现联网通信，如智能照明、智能门锁、智能窗帘、智能家电等，从而实现更加智能、便捷、安全的家庭生活。
3、物联网物联网是指通过网络连接各种智能设备和传感器，实现对物品、动物和人员等物体的实时监测和控制。
电力线通信技术可以让终端设备通过电力线路与互联网连接，实现更加快速方便的数据传输和控制操作。
例如，车辆监控、道路监测、环境检测等领域，都可以利用电力线通信技术实现更加智能化的数据传输和监测控制。
二、电力线通信技术的技术瓶颈尽管电力线通信技术具有很多优点，但是其技术瓶颈也很明显，主要表现在以下几个方面：1、传输速度慢由于电力线通信技术利用的是电力线路，其传输速度受到电力线的限制，通常只能达到几十Mbps的速度，无法满足高带宽、大容量数据传输的需求。
2、信号干扰严重电力线通信技术在使用过程中，会受到许多因素的干扰和影响，如电力线路的噪音、其他设备的电磁干扰等。
这些因素会使得信号的质量和稳定性严重下降。
低压电力线多载波通信中信道模型的研究和分析的开题报告
低压电力线多载波通信中信道模型的研究和分析的开题报告一、研究背景及意义低压电力线通信是一种利用已有的低压电力线实现数据传输和信息交换的技术手段。
近年来，由于其低成本、高带宽、低建设难度等优势，逐渐受到人们的关注和应用。
其中载波通信技术是低压电力线传输中常用的一种方式，其基本原理是将数字信号调制到电力线上进行传输。
而在载波通信中，信道是影响通信质量的关键因素之一，因此对低压电力线中的信道模型进行研究和分析，有助于提高载波通信的通信质量和可靠性，推进低压电力线通信技术的应用。
二、目标与内容本论文的目标是对低压电力线中载波通信的信道模型进行详细研究和分析，包括信噪比衰减、多径效应、噪声干扰等因素的影响和处理方法。
具体内容包括以下几个方面：1. 低压电力线中载波通信的基本原理和技术特点；2. 低压电力线中信道模型的建立与分析；3. 信道模型中的信噪比衰减、多径效应和噪声干扰的影响及处理方法研究；4. 通过实验验证研究结果的正确性。
三、论文结构本论文主要包括以下几个部分：1. 绪论：介绍论文的研究背景、意义、目标与内容；2. 相关技术与原理：介绍低压电力线通信的基本原理和技术特点，以及信道模型的建立和分析方法；3. 低压电力线中信道模型的影响因素与处理方法：详细分析低压电力线中信噪比衰减、多径效应和噪声干扰等因素对通信质量的影响及处理方法；4. 实验验证：通过实验验证研究结果的正确性；5. 结论与展望：总结全文，对未来低压电力线通信技术的发展前景进行展望。
四、研究方法本论文主要采用文献研究和仿真实验相结合的研究方法：1. 对国内外文献进行调研和分析，对现有的低压电力线通信技术及其在实际应用中的问题进行深入研究，探索信道模型的建立与分析方法；2. 基于MATLAB等仿真软件，对低压电力线中的载波通信进行仿真实验，验证理论分析结果的正确性。
五、预期成果通过本论文的研究，预期实现对低压电力线中载波通信的信道模型进行详细研究和分析，深入探讨信道模型中的影响因素及处理方法，以及实验验证结果的正确性。
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道间有很大的信号损失 ( 10 dB ～ 30 dB) 。 通信距离 很近时, 不同相间可能会收到信号。 载波信号一般只 能在单相电力线上传输; 不同耦合方式导致 PLC 信 号的损失也不同, 线—地耦合比线—中线耦合少损失 10 dB 左右。 同时, 不同相位的耦合也会引起衰耗, 跨相传输比同相传输衰耗大 10 dB 左右。 此外, 配电 变压器阻碍信号的通过, 在配电变压器原、 副两边的 信号衰耗可达到 60 dB～ 100 dB, 次 级 间 也 会 有 20 dB ～ 40 dB 的衰耗。 总体上说, PLC 信号衰耗随频率上升、 距离增 大而增加, 但并不是单调的。 通常情况下, 信号衰耗 在 20 dB 以上, 但一般不会超过 55 dB。从衰耗角度 来看, 欧洲标准 CENEL EC EN 50065- 1 所使用的 A 频段 3. 0 kHz ～ 148. 5 kHz 频带比美国 FCC 标准使 用的 100 kHz ～ 450 kHz 频段的衰耗要低。 1. 2 阻抗特性 研究表明, 电力线上的输入阻抗与所传输的信 号频率密切相关[ 3 ]。 输入阻抗的变化并不一定符合 随频率增大而减小的单调变化规律, 甚至与之相反。 为了解释这一问题, 可以将电力线看成是一根连接 有各种复杂负载的传输线, 这些负载以及电力线本 身组合成许多共振电路, 在共振频率及其附近频率 上形成低阻抗区。 此外, 网络负载随机地连接或断 开, 导致电力线的输入阻抗发生较大幅度的改变, 还 会造成电力线上不同位置的输入阻抗不同。 PLC 电容和电感组 NET ( PLC 网络) 可看成由许多电阻、 成的网络, 信道的电参数随时间、 地点变化, 相应地, 输入阻抗也往往急剧变化。 如此, 发送设备的输出阻 抗和接收设备的输入阻抗均难以匹配, 从而给通信 系统的设计带来相当的困难。 1. 3 干扰特性 PLC 的最大干扰是噪声, 其主要来源是电力网
N
性衰耗特性的、 多路信号传输的传输函数, 可以用 延时 t、 距离 N 条传输路径的叠加以及含有频率 f 、 衰耗 A 的方程来表示[ 5 ]: d、
N
H (f ) =
∑g A (f , d ) exp ( i i i= 1
f Σi ) j2Π
( 3)
nnarrow ( t) =
∑A
i= 1
i
( t) sin ( 2Π f it + Υ i)
式中: g i 为路径 i 的加权系数; A 为衰耗, 其特性由 长度、 频率和衰耗参数 Α 0, Α 1 和 k 表示, 即 A ( f , d ) = exp ( - Α( f ) d ) = k ( 4) exp ( - ( Α 0 + Α 1f ) d ) 如果再用长度 d 与相速 v p 的比值表示 Σ, 则得 到下面的传输函数模型:
图 2 背景噪声 F ig. 2 Background no ise
2 噪声分析
噪声特性是描述信道传输性质的重要参数之 一, 其研究要紧密结合通信频带。 为了简化对干扰复 杂性的分析, PLC 信道噪声从不同角度大致可划分 为 5 类, 如图 1 所示[ 3 ]。
周期性噪声和突发性噪声引起。 与工频同步的周期 性噪声与突发性噪声相比, 具有以下特点: 本来就很 低的功率谱密度随频率的提高进一步降低, 出现频 率低, 持续时间短, 为 Λs 量级。 但是, 突发性噪声的 持续时间却达到 m s 量级, 而且功率谱密度能高出 背景噪声达 50 dB 之多, 通常会使得所传送数据的 若干位甚至整个数据传输过程发生错误。 图 3 是低 频突发性噪声曲线, 中心频率为 17. 8 H z, 频带宽度 为 35. 6 H z。
1 信道特性
目前, 利用电力线进行数据传输和建立网络等 技术已有较大的发展, 但是 PLC 中还存在较大的障 碍。PLC 信道中存在强烈的信号衰耗、 大量的干扰、 不可预测的噪声以及变化的阻抗。这些都是由 PLC 信道自身特性决定的。 1. 1 衰耗特性 PLC 信道对各种频率信号衰耗的程度是 PLC 选择载波频率的主要依据[ 2 ]。 信号的衰耗主要决定 于经由的路径和网络上所连接的负载。 用于调整功 率的电容以及各种具有电容特性的电器, 对高频载 波信号来说相当于短路, 造成极大的衰耗; 网络中的 一些负载对某些频率构成了谐振电路, 产生谐振。 当 网络上负荷很重时, 线路阻抗可达到 1 8 以下, 造成 载波信号的高衰耗。 总的说来, 信号传输距离越远, 衰耗越严重, 但是由于负载阻抗的不匹配, 信号的传 输会出现反射、 驻波、 散射等复杂现象, 导致近距点 比远距点衰耗大。 由于网络负载频繁地接入、 切出等各种随机事 件, PLC 信道表现出很强的时变性。信道在 1 s 内对 某一频率信号的衰耗变化可达到 20 dB; 在 1 s 内信 噪比的变化也可达到 10 dB 左右。 而且, 三相电力信
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第 27 卷 第 4 期 2003 年 2 月 25 日
电 力 系 统 自 动 化 A u tom ation of E lectric Pow er System s
Vol . 27 N o. 4 Feb. 25, 2003
跻身未来的电力线通信
( 二) 电力线信道分析及模型
马 强, 陈启美, 李 勃
图 4 背景噪声产生模型 . 4 A m odel for the genera tion of background no ise F ig
对噪声波形滤波器的详细描述可用下列传递函 数表示:
m
B (z ) H ( z ) = = A (z )
1+ 1+
∑b z
i i= 1 n
- i
( 1)
- i
N
H (f ) =
∑g exp (i d i ) exp - 2Π
di vp
3 通信模型
除了上述噪声模型之外, 还有必要建立一些含 有信道重要特性参数的通信模型。 3. 1 信道模型 从上文可看出, 降低 PL C 系统性能的因素主要 在于以下 5 个方面: 发送器输出阻抗不匹配、 信道衰 耗、 噪声干扰、 接收器输入阻抗不匹配、 干扰的时变 性。 图 5 给出了具有上述参量的电力信道模型, 除噪 声外所有的衰耗都用频率响应时变线性滤波器来表 征, 噪声 N ( t) 被当做是可加性随机干扰过程。
0 引言
随着电力线网络的完善, 如何充分利用宝贵的 电力线网络资源, 实现电力线通信 (PLC ) , 已经引起 业界的广泛关注和研究[ 1 ]。 PLC 中的关键问题之一 是其传输特性问题。 电力信道工作环境恶劣, 突出表 现在信号衰耗大、 阻抗变化大、 干扰大且时变性强等 方面。 本文着重研究电力线的信道特性。
( 南京大学 PLC 研究组, 江苏省南京市 210093)
摘要: 为了设计基于电力线通信 (PLC ) 的高速可靠通信系统, 必须了解衰耗、 阻抗、 噪声等电力线 信道特性。 文中在实验基础上研究了信道的各方面特性, 阐述了基于 PLC 设计的先决条件, 建立了 反映信道传输主要特性的模型, 估算了信道容量, 提出了噪声处理手段和信道改造方案。 关键词: 电力线通信; 信道噪声; 衰耗; 阻抗; 时变性 中图分类号: T M 73; T M 727; TN91114
( 5) 式中的所有参数均可由实际信道的测量得到。 式 ( 5) 是描述典型电力信道各种复杂传输函数 模型的基础。 应用该模型, 电力线信道所有的传输特 性都可用很少的参量来描述。
4 信道传输容量
不妨设发送信号的功率 P 0 = 1 W , 信道的频率 响应被划分成 N 条频带为 ∃ f 的频率衰耗程度相同 的子信道的频率响应, 每条子信道 i 的衰耗因子为 2 k i , 通过的发送信号的功率为 P i , 噪声功率为 Ρi , i= 0, 1, …, N - 1。则每单位子信道的容量 C i 可以由下 式表示: 2 p i ki 1 ( 6) Ci = log 2 1 + 2 2 Ρi 整个信道的总容量 C 为:
N - 1
C = 2∃ f
图 5 信道上存在的衰耗 . 5 A ttenua tion presen t on the power- l in e channel F ig
图 3 突发性噪声 F ig. 3 I m pul se no ise
2. 3 噪声模型
为了能通过仿真评估发送方案是否恰当, 建立 用特性参数描述噪声情况的模型[ 3 ] 是重要的, 每类 噪声都可以用产生该类噪声的模块来代表。 通过这 种方法可以获得发送方案对各类噪声的敏感度, 多 种噪声并存的复杂噪声情况可以由多个噪声模块的 输出叠加得到[ 4 ]。 下面给出有色背景噪声和窄带噪 声产生模型。 2. 3. 1 背景噪声产生模型 有色背景噪声可以很容易地通过对白色噪声源 进行滤波综合而成, 如图 4 所示。
图 1 噪声分类 F ig. 1 Cla ssif ica tion of no ise
a. 有色背景噪声。主要来源于网络上众多的功 率较低的噪声源, 例如大量的家用设备; 其功率谱密 度随着频率的增加而减小, 变化缓慢。 . 窄带噪声。主要由电力线的驻波或谐振和中 b 短波广播所致; 其功率谱密度在该频段内几乎保持 不变, 白天高, 晚上低。 c. 与工频异步的周期性噪声。来源于电力线上 的一些电子设备, 例如电视机行频等; 在频率空间上 是离散的, 主要分布在 50 H z ～ 200 H z。 d. 与工频同步的周期性噪声。一般由工作在电 网频率的开关器件造成, 例如开关电源等; 其噪声频 率为工频或其整数倍, 持续时间长, 频域覆盖范围 广, 功率大, 功率谱密度随频率上升而减小。 e. 突发性噪声。 主要由电器突然开关造成, 出 现的时间是任意的; 其噪声功率谱密度高, 持续时间 短, 频谱宽。 2. 1 背景噪声 前 3 类噪声在较长时间内相对保持不变, 不妨 将它们归为背景噪声。 这 3 类噪声谱线相加, 可得到 背景噪声谱线。 图 2 是在实验室测得的背景噪声曲 线, 中心频率为 4. 2 M H z, 频带宽度为 8. 4 M H z。可 以看出, 背景噪声的平均功率较小, 但频谱很宽, 而 且持续存在, 有可能部分或完全覆盖信号频谱。 因 此, 通信过程中的信噪比可能会变得较差, 而导致通 信误码率增加。 2. 2 突发性噪声 电力线上噪声的短期变化主要由与工频同步的