低压电力线载波抄表系统的研究.doc

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由于低压电力网几乎覆盖整个人类生存空间，因此电力线通信具有广泛实用性。利用其巨大的网络资源，实现高质量的数据传输是一个世界性的热点课题。
本文基于对不同电网环境下的载波传输情况进行系统综合测试和仿真的基础上，针对载波通信的可靠性、实用性进行了探讨。分析了低压电力网的阻抗特性、传输衰减特性以及噪声特性影响。
指出电网的高频通信特性及其抗干扰、抗衰耗对策是独立于高性能载波芯片的研究领域。利用扩频通信原理，分析扩频通信的抗干扰特性，在此基础上，阐述了电力线载波通信系统的基本结构，提出了一种利用软件编程实现电力线载波扩频通信的方法。
该方法不增加硬件成本，即能达到提高通信质量、降低误码率的目的。本文讨论了低压电网的载波通道特性，提出了提高电力线通信系统可靠性的根本措施在于自适应控制，主要包括信道均衡自适应和自动中继自适应。
前者是通过对载波信道的频率特性时变性测试、分析，实现信号平稳传输。后者主要是对中继节点的自动选择，以提高信息的传输距离与可靠性。
针对电力线扩频通信信道的特点，在时域最小均方误差自适应滤波算法的基础上，推导了频域自适应滤波算法，并提出了频域算法抑制窄带干扰的具体方法。运用神经网络的自学习方法，通过对抄读数据进行分析，使抄表系统感知电网拓扑结构，自动建立中继路径。
本文最后完成了基于ESSSC16载波芯片的电力线载波通信系统的物理层设计和软件设计，该系统具有功能齐全、结构简单、系统组建灵活的特点，目前已在辽宁、河北、山东等地安装使用，在通信可靠性、传输质量上非常适合我国电力线现状，用户反映良好。