关键字 |
| 正交频分多路(OFDM)电力线通信(PLC),多层感知器,非线性均衡,均方误差(MSE) |
介绍 |
| 低电压电源分配网络作为通信的本地环路用于一系列客户服务在住宅和工业领域,如几个电力公用事业和电子产品制造商计量、通信和配电自动化。由于最近要求通信网络领域的电力供应系统正在从一个纯粹的能量分布网络迁移到多功能媒介提供能量,各种语音和数据服务。特别是互联网接入在各种研究活动的努力的重点。 |
| 电力线通信OFDM可以实现高速电力线网络。尽管电源通道传输媒介的信道传输函数和附加噪声,OFDM信道特性可以有效地适应,实现良好的性能。OFDM可以控制它的子载波调制方案,传动功率等等,因为每个子载波OFDM信号的活动安排,都可以单独控制。 |
| 由于相当多的配电网络和传统的通信媒介之间的差异在拓扑结构和物理性质,这样一个系统的实现不是一项容易的任务。PLC系统的传输性能大大退化不同的相消干涉。例如,不同的多路径传播延迟,非恒定振幅和非线性相位响应的通道将导致国米符号干扰(ISI)。此外,由于电力负荷的动态波动,电力线通信将经历时变、多路径传播的频率选择衰落。其他干扰,如脉冲噪声和阻抗失配,也最重要的是降低信噪比(信噪比)PLC系统。为了克服这些问题,提出了正交频分复用(OFDM)作为一种新型、高效的方法high-bit-rate通信[1]。 |
| 损失之间的正交性对OFDM子频道是一个伟大的问题。虽然可以消除之间的正交性的损失造成的子频道ISI的OFDM通过添加一个“保护间隔”长度大于信道的最大传播延迟,损失的子通道正交由于国米通道干扰(ICI)时变引起的财产无法得到补偿。因此,需要一个均衡器来克服这个问题。然而,常用晃均衡器假设信道时间常数的时期被认为是和是不正确的做法。这样一个均衡器很难完全补偿非线性信道的时变特性的影响[2]。 |
| 噪声在电力线路不是一个加性高斯白噪声(AWGN)。噪声分为四种不同类型的噪声和扩展成五种类型。五种噪声是有色背景噪声、窄带噪声、电源频率周期脉冲噪声异步,周期性脉冲干扰电源频率同步和异步脉冲噪声。第一个三种类型的噪声通常保持静止,概括为背景噪音。最后两个噪声类型是时变和被归类为脉冲噪声。脉冲噪声有短时间与随机事件和高功率谱密度(PSD)。它可能会导致一些或突发数据传输中的错误。 |
| 多路径效应是PLC的另一个严重的问题,因为电线的分布是复杂的。信号传播通常旅行在发射机和接收机之间的最短路径,但额外的路径(回声)也应该被考虑。这将导致一个多路径场景与频率选择性的影响。 |
| 本文的其余部分组织如下。在第二部分中,OFDM-based PLC系统的一个模型。第三部分包含线性均衡器设计和第四节包含非线性均衡器设计基于延时。节V,仿真和结果讨论和第六部分包含的结论。 |
电力线信道特性和OFDM系统模型 |
| 为了应对电源通道障碍,有必要调查的特点,电力线路作为通信媒介。图1显示了室内电力线通信测试网络的拓扑结构。网络包含的节点数量,树枝,不匹配的行。信号传播通过这个网络是一个复杂的现象具有不同的影响,特别是脉冲噪声和多径传播[6]。反射存在房子服务电缆和连接的接头盒,使信号传输更复杂的[7]。在这种情况下,反射信号具有相同的频率,发送信号,在到达接收机的时间不同。一套实用的信号收到点图2所示。所有上面提到的影响从这个图可以看出。 |
| 发送信号的编码信息调制与D-BPSK一系列的振幅(2) |
 |
| 一个信号经历网络传输时,振幅和相位波动随着时间的推移,这将导致信号失真。 |
| OFDM通信系统将串行数据流划分为多个并行流,运行在一个符号率低于原始流,然后调节平行流与正交运营商。这种技术将宽带信道划分为几个不同的子带。数据传输是分给多个副载波,和副载波信号转换为时域信号传输线。然后使用的输出信号传输线形成一个OFDM符号通过扩展传输线的输出循环。接收机和发射机功能,OFDM使用FFT和逆FFT(传输线)技术,消除银行的搅拌机的必要性。保护间隔(循环前缀)插入连续OFDM符号之间的传输和解调之前删除。图3。给出了一个关于使用OFDM电力线通信。FFT后的接收信号可以表示为(2) |
 |
| 在哪里发送信号的二进制序列。是信道的估计系数。窗口的长度。 |
线性均衡器的设计 |
| 摘要线性均衡器与LMS自适应算法的设计。滤波器系数更新如下 |
 |
| x [n]是输入信号与干扰和d [n]所需的输出误差信号和e [n]。μ是稳定的因素。 |
非线性均衡器设计 |
| 为了减轻电力线信道的时变非线性的影响,有必要设计一个非线性均衡器。提出了自我改进非线性均衡器使用多层感知器。这均衡给了一个很好的妥协在系统可靠性,算法收敛,计算复杂性。 |
| 对于一个均衡器基于MLP与n的一个隐层神经元,m为输入层神经元,和1个输出层神经元,均衡器的输出是由(2) |
 |
| 在那里, |
 |
| b1是偏见隐藏层。 |
| b2偏见为输出层。 |
| 双曲正切是双曲正切函数。 |
| MSE的延时是由(3) |
 |
| 估计在哪里发送均衡器输出的符号序列,这是均衡器的输出决定之后(2) |
 |
| 中长期规划的性能函数是由(2) |
 |
| 性能函数的梯度是由(2) |
 |
| 其中ω表示参数均衡器。 |
| 均衡器的系数可以更新如下(5) |
 |
| 其中μ是学习的步长。 |
仿真和结果 |
| 模拟传输的比特数是1800。完全6运营商被假定,每300位。步长起着非常重要的角色转换- gence,速度的算法,该算法的性能,对信道失真以及鲁棒性。数学方法用于确定最优可能非常复杂,甚至不可能这个问题。一个星座估计量,然后,作为一个有用的决策工具。 |
| 一个星座估计量通常用于评估接收的信号的失真。同样,均衡器可以估计的影响分析星座均衡器的输出。在这种特殊情况下,差分二进制相移键控(BPSK)调制用于指定发送符号相关的副载波,这样所有的传播都位于以下四个点,我是在一个复杂的形式,如图7所示。 |
| 可以看出,均衡器的性能是由符号的概率分布在阴影区域如图7所示,这意味着最优步长应该能够最小化的概率转移从接收到的信号需要天天使用的误码率,星座使用错误概率(2) |
 |
| 在阴影区域内的样本数量和样本的数量外阴影区域,如图7所示。 |
| 获得最优步长,五PLC执行实验测试信号是随机选择的。结果在图8中给出。从这个图,发现步长应选择在以下范围0.03 - 0.16。对于目前的应用程序,步长为0.08似乎是一个不错的选择对于星座概率误差最小化,收敛速度快。 |
| 收到了OFDM信号的星座图没有均衡器Fig.9给出。这表明接收信号没有均衡器可以看作是一个稀疏原子与一个错误的概率为0.5019。这表明,接收到的信号更由于国米载波干扰的影响。 |
| Fig.10显示性能的传统自适应最小均方(LMS)线性均衡器。LMS均衡器的误差概率是0.0111。Fig.11显示非线性均衡器的性能。延时非线性均衡器的误差概率是0.0028。 |
| 无花果,13显示了均衡器的输出误差序列延时和LMS。错误的观察窗LMS线性均衡器远远大于或至少等于非线性均衡器。也非线性均衡器提供了更快的收敛速度,当系统受到突然变化,这意味着这种均衡器能够快速跟踪电力线通信系统的变化。 |
| 作为一种新的贡献在电力线通信的背景下,提出了一种非线性均衡方案来减轻电源通道的影响。该方案是基于延时。使用这个方案,实现非线性均衡器。从本文获得的结果,我们得出这样的结论:非线性均衡器更有效地跟踪电力线通信信道的变化。现在我们正在研究非线性均衡器的设计与自组织映射和线性均衡器的设计像RLS自适应算法,NLMS。 |
数据乍一看 |
 |
 |
 |
 |
 |
| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
 |
 |
 |
 |
 |
| 图6 |
图7 |
图8 |
图9 |
图10 |
 |
 |
 |
| 图11 |
图12 |
图13 |
|
|
|
引用 |
- a·r·s·巴哈教徒和b·r·萨尔茨伯格,基于OFDM的数字通信理论和应用。Norwell, MA:血案》,1999年版。
- ChunfengLuo,程,高级会员,IEEE, LanXiong,约瑟夫•Nguimbis Youbing张贾马,“基于多层感知器的非线性均衡方法用于OFDM电力线通信”,IEEE反式。在功率输出,卷。20日,没有。4、Oct.2005 pp.2437 - 2442。
- M.H.L.陈和前作空。唐纳森,“通信信号的衰减住宅和商业intrabuilding配电电路,“IEEE反式。Electromagn。兼容。,vol. EMC-26, no. 4, pp. 220–230, Nov. 1984.
- 邹w·威廉y, y, y y . Wu”问题影响:概述”,IEEE反式。广播。,vol. 41, no. 1, pp. 1–8, Mar. 1995.
- j·g . Proakis数字通信,第四版,爵士。国际版电气工程系列中,麦格劳-希尔,新加坡,2001年。
- x江,j . Nguimbis s . Cheng h .他和徐x,”一个新颖的低压电力线通信信号处理方案,”选举。电力能源系统。,vol. 25, pp. 269–274, 2003.
|
菜单
