[发明专利]一种考虑信道相关性的电力线信道通信特性影响因素分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑信道相关性的电力线信道通信特性影响因素分析方法，其步骤如下：步骤一：建立网络的传输矩阵；步骤二：获取给定的网络拓扑结构及相关网络参数，计算主信道及各关联子信道的信道电压传输特性，计算信道输入阻抗特性；步骤三：计算子信道与主信道之间的信道相关系数；步骤四：计算整个网络的信道电压传输特性和网络的输入阻抗特性；步骤五：得到信道电压传输特性和输入阻抗特性的模型；步骤六：分析信道电压传输特性和输入阻抗特性的模型；本发明方法准确，可信度高，既弥补了目前有关电网结构及网络参数对电力线通信载波性能的影响研究较少的不足。

技术领域

本发明涉及电力线通信技术领域，尤其涉及一种考虑信道相关性的电力线信道通信特性影响因素分析方法。

背景技术

电力线通信技术(Power Line Communication,PLC)以电力线为媒介，将通信信号耦合到电力线路上进行数据传递，相比较于其它的通信方式，PLC因不需要额外的铺设线路且后期运营费用较少而被广泛应用于用电信息采集、远程抄表、智能家居等系统中。随着智能电网以及电力物联网的推进，电力线通信技术无疑会得到越来越多的关注。然而，电力线被设计的初衷是为了电能的输送，它的信道特性受时间和频率的影响严重，此外配电网拓扑结构复杂多变，负载的随机切入切出、开关器件动作等都会影响电力线通信的载波性能，总的来说，电力线通信信道具有干扰严重、时变性大、工作环境恶劣等特点，因此对电力线信道通信特性的研究是尤为重要的。

目前电力线信道所面临的主要障碍是信号的频率选择性衰落问题，导致这一现象的主要原因是网络中交叉节点处的阻抗失配以及线路上携带的分支结构等，而阻抗的失配往往又是由于系统拓扑结构的改变而引起的，因此研究线路的长度、沿线分支以及沿线负荷的变化对信道通信特性的影响尤为关键。

建立精确的信道模型，是展开对电力线信道通信特性研究的前提，按模型参数的获取方法，电力线信道的建模方法可分为自上而下法和自下而上法。自上而下法的主要思想是将电力线信道看作为“黑盒”，不考虑网络的内部结构特性，利用多径模型拟合一个确定的参数函数来模拟载波信道的频率响应，其理论基础是信号传输的多径效应，但此信道模型为非线性模型且模型参数的获取较为困难。自下而上法结合传输线理论，从各段电力线的特性与长度、负载的阻抗等基本物理参数出发，利用传输线相关理论计算信道频率响应的表达式，此种建模方法虽然计算量较大，但便于分析网络中能够影响信道通信特性的各种参数以及影响的规律。

目前有关配网拓扑及网络参数对电力线信道通信特性的影响规律研究较少，多径效应以及信道频率选择性衰落的现象难以从现有的模型中得到合理的解释。此外，信道之间并不是孤立存在的，不同的信道之间电磁耦合和串扰问题严重，因此电力线通信技术链路级与系统级性能的测试需要构建多个节点之间的信道衰减模型，而目前的点对点测试理论依据并不是很准确。

发明内容

针对背景技术里目前点对点信道建模测试理论依据的不足以及完善网络拓扑结构及相关网络参数对电力线信道通信特性的影响结果，本发明提供了一种考虑信道相关性的电力线信道通信特性分析方法。

一种考虑信道相关性的电力线信道通信特性影响因素分析方法，所述方法包括：

步骤一：建立网络的传输矩阵，传输矩阵参数T为：

其中，

其中，T_s为电源端的传输矩阵；T_p为第p段电力线的传输矩阵，p＝1,2,…,P， Z_cp和γ_cp分别为第p段电力线的特征阻抗和传播常数，l_p为第p段电力线的长度， T_bm为连接到节点m的所有分支线路的等价传输矩阵；N为节点m上的总分支数目，在第m个节点上的第n个分支线路的等效阻抗为：