基于多载波扩频理论的低压电力线数据通信技术的研究

论文摘要

电力线网络是一种四通八达、连接千家万户的物理网络,人们一直想往着利用这种天然的网络来实现高速数据通信。然而低压电力线信道的多径效应造成的频率选择性衰落和符号间串扰（ISI, Intersymbol Interference）,复杂的噪声环境对高速数据传输的影响是致命的。近几年来,国外对低压电力线高速数据通信技术进行了深入的研究,取得了一定的进展,而国内主要侧重于国外技术的引进和应用,对具体的通信技术研究不多。因此开展与低压电力线通信有关的理论和关键技术的研究,对低压电力线通信技术在我国实际的应用和发展将会起到积极的推动作用。本论文围绕多载波扩频理论在低压电力线上实现高速数据通信的相关技术进行了深入的理论研究和仿真分析。低压电力线信道特性的仿真模型是研究低压电力线通信技术的基础,当前对电力线模型问题,大多是针对电力线作为通信信道特性的研究,很难找到一个较为明确的解析式或数学模型加以描述。本论文根据传输线理论得出了树状分支结构的室内低压电力线传输统计模型,通过对1-30MHz频率范围内能够反映室内配电网信道特性的参数进行实测分析,揭示了衰落权因子与负载阻抗之间的内在关系。对背景噪声进行了有理谱建模,并构造了成形滤波器。为解决数据在信道传输中产生的频率选择性衰落和ISI问题,研究适合于低压电力线高速数据通信的多载波扩频技术,针对具体的多载波直扩CDMA（MC-DS-CDMA, Multicarrier Direct Sequence Code Division Multiple Access）系统结构,分析了该系统中参数配置与可恢复路径数之间的关系,研究了系统在不同的参数配置、多用户条件下的性能,在相同带宽相同检测算法的条件下,应用该系统结构可以获得比直扩CDMA（DS-CDMA,Direct Sequence Code Division Multiple Access）系统更好的特性。为减小MC-DS-CDMA系统的多址干扰（ MAI , Multiple Access Interference）,将人工免疫理论中的克隆选择算法应用于多用户信号检测,该检测方法不仅有效地克服了系统的多址干扰,表现出较好的抗远近效应的

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景、研究的目的和意义
• 1.2 国内外低压电力线信道特性的研究现状
• 1.3 国内外低压电力线高速数据通信技术的研究现状分析
• 1.4 国内外低压电力线通信主要采用的技术
• 1.5 多载波扩频技术的研究现状分析
• 1.6 低压电力线高速数据通信方案的选取
• 1.7 论文的主要研究内容及结构安排
• 第2章 低压电力线信道模型
• 2.1 引言
• 2.2 电力线接入模式与频率占用问题
• 2.3 低压电力线传输模型的理论分析
• 2.4 低压电力线信道传输特性的测量与结果分析
• 2.5 低压电力线信道噪声模型
• 2.6 低压电力线信道仿真模型
• 2.7 本章小结
• 第3章 多载波直扩CDMA 系统
• 3.1 引言
• 3.2 多载波扩频机理
• 3.3 多载波直扩CDMA 系统
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于克隆选择算法的多用户检测技术
• 4.1 引言
• 4.2 多用户检测技术
• 4.3 克隆选择机理
• 4.4 基于克隆选择算法的多用户检测器
• 4.5 本章小结
• 第5章 混沌扩频序列的优化设计
• 5.1 引言
• 5.2 离散动力系统中的混沌
• 5.3 具有LEBESGUE 谱的动力系统
• 5.4 混沌映射LIAPUNOV 指数的参照作用
• 5.5 高精度运算系统下输出序列的稳健性
• 5.6 最佳混沌扩频序列的设计
• 5.7 2-MFNN 模型性能分析
• 5.8 本章小结
• 第6章 基于最大信息熵原理的子信道动态分配
• 6.1 引言
• 6.2 信道分配的概念及分配准则
• 6.3 信息熵基本理论
• 6.4 子信道动态分配方法的研究
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢