[发明专利]一种结合两种电力线信道模型的电力线信道建模方法

说明书

技术领域

本发明属于电力线信道建模领域，尤其涉及一种结合两种电力线信道模型的电力线信道建模方法。

背景技术

电力线载波通信(power line communication，PLC)利用现有的低压配电网线路作为通信信道的传输介质，有效减少了通信线路初期的架设成本和后期维护费用，降低了设备安装和调试的难度。但由于配电网络并不是为通信而架设的专用线路，其开放的线路环境、复杂网络结构和多变的负载特性，使得电力线通信信道环境具有高噪声、高衰减和阻抗不匹配等缺陷。建立合适的电力线信道模型，对于提高电力线载波通信质量，分析电力线信道特性都具有重要意义。

现有技术中，基于参数匹配的电力线信道模型虽然计算简单，但是需要在已知信道传输函数下，通过参数拟合的方法求得信道模型，该方法无法预测未知的信道衰减，而且精确度需要依靠测量数据实现。基于传输线理论的信道模型能够描述信道拓扑结构和信道传输函数之间的关系，能够预测线路发生突发状况时，电力线拓扑结构改变引起的传输函数的改变。但是该模型在线路很复杂的情况下预测信道传输函数的计算量较大。

现有技术中的电力线信道建模方法没有综合考虑不同电力线长度、电力线分支数、分支长度、负载阻抗特性、电力线类型、电力线噪声等多种因素的影响，电力线载波通信质量较差，不利于分析电力线信道特性，对于不断变化的电力线信道环境适应性较差。

发明内容

针对上述问题，本发明构建了一种能够针对不同的电力线长度、电力线分支数、分支长度、负载阻抗特性、电力线类型、电力线噪声等多种影响因素进行电力线信道建模的方法，具体提出了一种结合两种电力线信道模型的电力线信道建模方法，该方法包括：

采集多个影响电力线信道的参数，所述多个影响电力线信道的参数包括电力线长度、电力线分支数、分支长度、负载阻抗特性、电力线类型、电力线噪声强度；根据所述多个影响电力线信道的参数分别建立两种信道模型，所述两种信道模型为基于参数匹配的电力线信道模型和基于传输线理论的电力线信道模型，比较不同环境下所述两种信道模型建模方法的复杂度、模型运行时间和建模精度，选择适合特定环境下的电力线信道建模方法。

进一步地，所述基于参数匹配的电力线信道模型是自顶向下的信道模型，其用于根据信道传输函数，通过参数拟合获得信道模型，其中电力线载波通信的衰减与频率大小和传输距离相关。所述频率越大、所述传输距离越长，则所述电力线载波通信的衰减越强。

进一步地，所述基于传输线理论的电力线信道模型是自底向上的信道模型，其用于根据已知的网络拓扑结构，采用传输矩阵或散射矩阵描述信道模型。

本发明的技术方案通过分析两种不同的电力线信道模型，比较不同环境下两种信道模型建模方法的建模精度、复杂度以及模型运行时间，选择适合特定环境下的电力线信道建模方法，有利于分析电力线信道传输特性，提高电力线载波通信质量，对于不断变化的电力线信道环境具有较强的适应性。

附图说明

图1是电力线通信基本模型

图2是谐振阻抗曲线

图3是传输矩阵的二端口网络

图4是散射矩阵的二端口网络

图5是本发明中结合两种电力线信道模型的电力线信道建模方法流程图

具体实施方式

下面结合附图，对实施例作详细说明。

本发明对电力线信道建模方法的选择方法如下，如图5所示，首先，采集多个影响电力线信道的参数，所述多个影响电力线信道的参数包括电力线长度、电力线分支数、分支长度、负载阻抗特性、电力线类型、电力线噪声强度等，根据所述多个影响电力线信道的参数分别建立不同的电力线信道参数的两种信道模型，通过分析两种建模方法的复杂度、运行时间和建模精度来决定特定环境下使用哪种信道模型。

1、基于参数匹配的电力线信道模型

自顶向下的PLC信道建模方法就是将一些参数与测量的数据进行匹配，最后得到一个包含信号传输和电线损耗的多径信道模型。该模型计算量小，实施简单，但是它充分依靠测量数据的准确性，而且不能对信道模型提前预测。

通过分析电力线信道的特性，可得出电力线载波通信的衰减与频率大小和传输距离长短有关，频率越大传输距离越长衰减就越强。根据传输线理论得出单支电力线的通用模型，如图1所示。

图1中，H(f)为信道传输函数：

函数A(f，d)来表示线路对电力线载波信号的影响，与频率f和传输距离d有关。因为电力线载波通信中存在多径效应，所以可得电力线通信系统的传输函数基本模型为：