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摘要随着物联网、 智能电网等的发展， 电力线通信 （Power Line Communication， 简称 PLC）技术得到了广泛的应用。电力线通信系统是广泛分布的电力线进行数据传输与信息交换的一种通信方式，其中多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output，简称 MIMO）是一直以来备受关注的一个研究方向。然而在电力线通信系统中，多径衰落、信号衰减和脉冲噪声等现象普遍存在，这导致电力线通信系统容量较低等问题。本文主要针对电力线通信通信容量低这一问题，首先构建一个多输入多输出电力线信道模型；其次用分析奇异值分解（Singular Value Decomposition，简称 SVD）的方法分析 MIMO 信道容量；最后为了进一步提高信息传输速率，设计预编码算法并实现该算法的仿真。仿真结果表明，通过引入 MIMO 技术、预编码技术可以使电力线通信获得更高的容量。42235
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毕业论文关键词 电力线通信 信道容量 多输入多输出 预编码
Title Design And Simulation Of Increasing Sum-rate Pre-codingAlgorithm In Power Line CommunicationAbstractWith the development of the Internet of things and the smart grid, power linecommunication (PLC) technology has been widely used. PLC system is a way ofcommunication where widely distributed power line is used for data transmissionand information exchange. The multiple input multiple output (MIMO) technologyis a research direction that draws high attention. However in the power linecommunication system, multipath fading, impulse noise and signal attenuationphenomenon exists generally, this leads to the low power line communication systemcapacity issues. This paper aims to solve the problem of low communication capacityin the power line communication . First, we build a multiple input multiple outputpower line channel model. Then, we analyze MIMO channel capacity by using analysismethod of SVD decomposition. Finally, in order to further improve the informationtransmission rate, we design pre-coding algorithm and realize the simulation ofthe algorithm. The simulation results show that with the introduction of MIMOtechnology and pre-coding technology can make the power line communication forhigher capacity.
Keywords Power line communication channel capacity pre-codingmultiple-input multiple-output
目次
1引言1
1.1论文的背景及意义1
1.3本文所作的工作及章节安排.4
2总体设计与分析6
2.1系统模型与原理介绍..8
2.2工具选择..7
3电力线信道分析8
3.1电力线信道模型分析..8
3.2冲噪声模型分析..10
3.3常用衰减信道分析.10
4MIMO信道容量分析与预编码算法设计.12
4.1电力线通信MIMO信道容量分析..12
4.2传统预编码技术介绍15
4.3准最大和速率预编码算法设计.18
5仿真结果及分析.23
结论..33
致谢.34
参考文献..35
1 绪论
1.1 论文的背景及意义电力线通信（Power Line Communications，简称 PLC）技术是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频加载到电力线上，用电力线进行数据传输，通过专用的电力线调制解调器将高频信号从电力线上进行分离，传送到终端设备。电力线通信技术于 20 世纪 20 年代初期开始起步，如今已发展得日臻成熟。最早，PLC技术应用于发电站系统，然后逐步应用在信息传输领域中。PLC 技术起初发展不够成熟，传输带宽较窄，所以被称为窄带 PLC 技术。随着计算机技术的发展，特别是上世纪 90 年代数字信号处理与大规模集成电路的发展，使得PLC 技术突破瓶颈，传输速率大幅增加。随着电力线传输线传输宽带的改善，基于 PLC 的商业应用越来越多，如智能家居，智能电网，电力线通信进入了宽带时代。进入 21世纪后，宽带 PLC 技术得到进一步发展。电力线通信技术通过引入无线通信中的一些成熟的技术，使得 PLC 信道的传输速率得到很大提升，从而实现高速率的信息传输与交换，如正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称 OFDM） 、多输入多输出技术（Multiple-Input Multiple-Output，简称 MIMO） 、预编码技术（Precoding）等。与传统的通信技术技术相比，PLC 技术有如下特点：（1）有效的利用了已有的配电网作为传输线路，一定程度上减少了线路投资，节约了成本，（2）PLC 的传输速率当前可以达到几兆到几十兆每秒，比其他方式的上网速率都快。（3）民用电力线是世界上最普及的网络，PLC 现在已经渗透到千家万户，为现代家庭智能化和互联网的发展提供了发展空间[1]。电力线通信除了有助于人们更方便的接入互联网，还存在着很多问题。主要是电力线信道存在着严重的干扰和非常大的时变衰减，无线信道的一个典型特征是‘衰落’现象，即信号幅度在时间和频率上的波动。加性噪声是信号恶化的最普遍来源，衰落则是其另外一种来源。这都给研究 PLC 带来了困难[2]。为了使 PLC 系统更好地传输信息，本文研究了电力线通信 MIMO 技术和预编码技术以此来提高电力线信道容量。