低壓電力線通信(Power Line Communication,PLC)技術(shù)因布線簡單、覆蓋范圍廣、建設(shè)成本低等優(yōu)點,一直被人們所重視,廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)、智能家居、能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。但是,PLC也面臨著嚴重問題。噪聲干擾是其主要因素之一,已成為制約其發(fā)展的瓶頸�；诖�,有必要進行電力線噪聲的研究。本文主要從噪聲測試、特性分析以及模型仿真等方面展開工作,并在該研究基礎(chǔ)上,搭建一個噪聲硬件仿真平臺,使相關(guān)研究人員能夠在實驗室環(huán)境下研究不同場景下噪聲對電力線通信系統(tǒng)的影響。首先分析低壓電力線噪聲的研究現(xiàn)狀,本文采取從噪聲源端研究的方法。將用電設(shè)備工作狀態(tài)分為持續(xù)狀態(tài)和瞬態(tài)狀態(tài),采集了低壓配電網(wǎng)環(huán)境下典型用電電器在各狀態(tài)下產(chǎn)生噪聲。持續(xù)狀態(tài)時,用電電器產(chǎn)生噪聲分為隨機脈沖噪聲和周期脈沖噪聲。瞬時狀態(tài)時,用電電器產(chǎn)生噪聲分為脈沖噪聲class1和脈沖噪聲class2。其次,在現(xiàn)在已有的建模方法基礎(chǔ)上,針對持續(xù)狀態(tài)產(chǎn)生噪聲的包絡(luò)特性提出脈沖噪聲單脈沖建模方法。該方法利用馬爾科夫鏈(Markov Chain,MC)建立單脈沖頻域極值點序列統(tǒng)計模型,模型計算的極值點序列經(jīng)插值運算后得到單脈沖的實部和虛部頻域波形,再通過快速傅里葉逆變換(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)產(chǎn)生在時域上具備包絡(luò)特性的單脈沖波形。通過該方法模擬用電設(shè)備持續(xù)狀態(tài)產(chǎn)生噪聲,仿真結(jié)果顯示產(chǎn)生噪聲表現(xiàn)出良好的包絡(luò)特性,驗證了該方法的有效性。最后,針對建立的噪聲模型,提出了基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的電力線噪聲發(fā)生器的設(shè)計實現(xiàn)方案。應(yīng)用System Generator快速設(shè)計工具,完成馬爾科夫模塊、插值模塊以及IFFT模塊的設(shè)計實現(xiàn),并搭建源端脈沖噪聲生成模塊化系統(tǒng)。在KC705評估板上載入所搭建系統(tǒng)的IP核,實現(xiàn)了噪聲發(fā)生器。
【學位單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN913.6
【部分圖文】：

重慶郵電大學碩士學位論文 第 4 章 電力線噪聲發(fā)生器設(shè)計與 FPGA 實現(xiàn)圖 4. 11 馬爾科夫模型模塊 System Generator 實現(xiàn)intia_state_int1trans_en_intSe_state_outstate_valid_out狀態(tài)轉(zhuǎn)移1intia_state_int1trans_en_intSe_state_outstate_valid_out狀態(tài)轉(zhuǎn)移Se_state_intstate_valid_intXn_outYn_outSe_valid_out狀態(tài)空間1Se_state_intstate_valid_intXn_outYn_outSe_valid_out狀態(tài)空間intia_state_intIntia_valid_inttrans_en_outintia_state_out1trans_en_out1狀態(tài)對應(yīng)1intia_state_intIntia_valid_inttrans_en_outintia_state_out1trans_en_out1狀態(tài)對應(yīng)intia_enintia_state_outintia_valid_outtrans_en_out初始狀態(tài)分布1intia_enintia_state_outintia_valid_outtrans_en_out初始狀態(tài)分布WavSecopeWaveScopeScope1ScopeOutGateway Out5OutGateway Out4OutGateway Out3OutGateway Out2OutGateway Out1OutGateway Out1Constant2SystemGenerator

圖 4. 13 初始狀態(tài)分布 System Generator 實現(xiàn)驗證初始分布模塊功能，設(shè)置初始分布矩陣Q， Q [0.1,0.2,0.3,0.4]，其狀態(tài)分別為“ 1”、 “2 ”、“ 3 ”、“ 4 ”。由于ROM塊地址從0開始讀數(shù)據(jù)，故載入數(shù)據(jù)時Q [0,0.1,0.2,0.3,0.4]，其狀態(tài)為“ 0 ”、“ 1”、 “2 ”、“ 3 ”、“ 4 ”。運行仿真，WaveScope 模塊得初始分布模塊的時序圖如圖 4.14。intia_en 置 1 時，計數(shù)器Counter1 即地址逐位增加，依次取出當前狀態(tài)概率，狀態(tài)“ 2 ”為時，累加器Accumulator1 疊加概率為 0.3，與 LFSR 產(chǎn)生的隨機數(shù)進行比較，大于產(chǎn)生的隨機數(shù) 0.123，此時比較器 Relation1 置 1，初始狀態(tài)“ 2 ”在 intia_state_out 輸出。仿真結(jié)果可知，該模塊實現(xiàn)初始狀態(tài)分布算法，完成所要求功能。2intia_valid_outz-1Delay2

圖 4. 17 狀態(tài)對應(yīng)模塊仿真時序圖圖 4. 18 封裝的 intia_state_control 子系統(tǒng)1Outaba bRelational3denqz-1Register1seld0d1Mux1castConvert0Constant31Constant22en1intia_state_int狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣2state_valid_out1Se_state_outintia_state_intenOutintia_state_controlaba bRelational3aba bRelational1denzq-1Register1addrROM1seld0d1MuxandLogicalen OutLFSRnotInverterz-1Delay3z-1Delay2z-1Delay1rsten++Counter10Constant1hilo}Concatbrsten+=bAccumulator12trans_en_int1intia_state_int1
【參考文獻】

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本文編號：2862116