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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了一种基于测量干线网络传输特性的电力线信道的多路径模型，包括如下步骤：步骤1、研究影响通信信号对电力线网络传输的影响，并推导出频率响应模型的基础知识；步骤2、基于元素提出的模型；步骤3、对模型进行了验证；步骤4、研究模型的应用。本发明提出了一个仅使用一小组参数描述典型电力线网络复杂传递函数的分析模型。

主权项：1.一种基于测量干线网络传输特性的电力线信道的多路径模型，其特征在于，包括如下步骤：1分析物理信号传播效应本节研究了影响通信信号对电力线网络传输的影响，并推导出了频率响应模型的基础知识。①主网的拓扑结构房屋服务电缆以一个房屋连接盒结束，然后是门内布线，这可以通过一个复杂的终端阻抗ZHf从接入网的角度进行建模。②多路径信号传播信号的传播不仅发生在发射机和接收机之间的视线方向路径上，而且还必须考虑额外的路径。其结果是一个具有频率选择性衰落的多路径场景。电缆的损耗导致的衰减Af，d随长度和频率的增加而增加。单个路径的信号分量必须通过叠加来组合。因此，从A到C的频率响应可以表示为 式中：路径的延迟τi 其中εr为介电常数、c0为光速、di为电缆的长度。③电缆损耗传播信号受到衰减随长度和频率的增加而增加的影响，利用复传播常数 可以表示匹配的传输线的频率响应Hf根据主电缆参数R′、G′、C′和L′以及距离x处的电压Ux，如下所示： 复传播常数γ可以用简化的表达式来确定： 使用常数k1，k2，k3并汇总材料和几何参数。传播常数的实部，即衰减因子α，随频率的增加而增加。然而，一种特殊电缆之间的确切关系可以在α和f两者的混合成比例，这取决于k1和k2哪个占主导地位。基于这些推导和对测量频率响应的广泛研究，得到了衰减因子α的近似公式αf＝a0+a1·fk它能够仅用三个参数来描述典型的电力线连杆的衰减，很容易从测量的传递函数中推导出来。电力线电缆的衰减可以表示成： 通常，参数a0，a1和k由测量的传递函数导出。2建立信道模型①传递函数的一种广义多路径信号传播模型结合多路径传播和给出的频率和长度依赖的衰减，最终得到： ②简化模型从多路径的角度来看，gi简单地描述了路径i的权重。频率响应的最终版本： 3进行测量验证发射机位于A位置，而接收机位于C位置。A与C电缆的特性阻抗相匹配，使D点保持开放，使反射系数r＝1。第1段长30米，第2段长170米，第3段长12米。第1和2段由特性阻抗约为45Ω的NAYY150型的直线能量分配电缆组成，第3段是特性阻抗约为70Ω的NAYY35型的室内连接电缆。用数字存储示波器DSO记录传输的和接收的信号，并在PC机上离线计算复杂的频率响应。由于信号的传播时间导致较大的整体相位值，通过减去线性相位部分可以产生更详细的图。4研究模型的应用①衰减配置文件电力线链路的衰减主要受电缆损耗和分支点反射引起的多径衰落的影响，因此每个链路都有自己的衰减轮廓。然而，对于长度相似、布局相似和电缆类型相似的链接，它们有显著的相似之处。1短距离链路：只有少数分支1到4的短距离链路100-200米大多表现出典型的衰减值，从500kHz时的几个分贝开始，到20MHz时的40-70dB。图3显示了一个在150米的链路上测量的例子，一个22米的分支提供一个小公寓。振幅响应相当平滑，只有一些弱缺口，这意味着在房屋连接点没有明显的阻抗失配。除了测量结果外，图3还显示了计算的振幅响应，其路径N＝1与加权因子g1＝1和衰减参数分别为k＝0.7，a0＝-2.03·10-3m-1和a1＝3.75·10-7s。该参数采用最小二乘拟合算法确定测量结果。很明显，该模型和测量值之间的差异很小。2长距离链路：具有PVC绝缘地下电缆的典型的300米长距离链路表现出更高的衰减，主要是由于长度和许多分支最多15造成的更高的损耗。此外，由多路径衰落引起的深陷波往往会增强衰减。衰减通常在500kHz时的10-30dB范围内开始，在5-8MHz时可能达到超过80dB的值这接近所用测量设备的本底噪声。图4显示了一个城市住宅区的测量结果，12个分支主要供应小公寓。除了振幅响应外，还显示了链路的本底噪声。显然，衰减的信号在7MHz以上的频率处下降到噪声本底以下。此外，振幅响应显示出几个深凹口。除图4中的测量数据外，还描述了衰减模型的仿真结果，其路径N＝1，参数分别为k＝1，a0＝6.5·10-3m-1和a1＝2.46·10-9sm。在对测量数据进行预处理后，采用最小二乘拟合算法估计衰减参数，使其频率范围不受深陷波的影响。3长度剖面：由于凹槽的位置和深度不依赖于链接的长度，而只取决于分支的属性长度和不匹配，因此在指定只包括基本衰减特性的长度剖面时，不考虑凹槽的影响似乎是合理的。为了找到这样的长度轮廓，对德国低压配电电网中NAYY型或NYY型绝缘电缆进行了160次测量，并将其分为5个长度类别，即100米、150米、200米、300米和380米。从这些类别中，计算了衰减与频率的中值，并确定了衰减模型。②个别链接的详细模型为了证明该模型对覆盖多传播路径链路的复杂频率响应的能力，特别是在第一个缺口4.5MHz以下的频率范围内，该模型与测量结果非常吻合。在15MHz以内，模拟和测量之间只有微小的差异，即使在15MHz以上，仍然有公平的覆盖范围。为了得到精确的结果，有时可能需要许多具有单独加权因子gi和长度的路径di在所提出的案例中为44条。另一方面，只有一组衰减参数，即k＝1，a0＝0和a1＝2.5·10-9sm，通常是足够的。③参考模型对于PLC系统的性能分析，将讨论这种只有少量路径的简化模型，。绘制一个110m链路的简化模型。这个模型已经被简化为N＝15，覆盖了脉冲响应的主要路径。由于路径数量的减少，模型和测量的频率响应在4MHz以上表现出一些差异，特别是在深槽的位置。然而，该模型仍然很好地覆盖了脉冲响应。

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