低壓電力線通信(Power Line Communication,PLC)技術因布線簡單、覆蓋范圍廣、建設成本低等優(yōu)點,一直被人們所重視,廣泛應用于智能電網、智能家居、能源互聯(lián)網領域。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。基于此,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,并在該研究基礎上,搭建一個噪聲硬件仿真平臺,使相關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狀,本文采取從噪聲源端研究的方法。將用電設備工作狀態(tài)分為持續(xù)狀態(tài)和瞬態(tài)狀態(tài),采集了低壓配電網環(huán)境下典型用電電器在各狀態(tài)下產生噪聲。持續(xù)狀態(tài)時,用電電器產生噪聲分為隨機脈沖噪聲和周期脈沖噪聲。瞬時狀態(tài)時,用電電器產生噪聲分為脈沖噪聲class1和脈沖噪聲class2。其次,在現在已有的建模方法基礎上,針對持續(xù)狀態(tài)產生噪聲的包絡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)產生在時域上具備包絡特性的單脈沖波形。通過該方法模擬用電設備持續(xù)狀態(tài)產生噪聲,仿真結果顯示產生噪聲表現出良好的包絡特性,驗證了該方法的有效性。最后,針對建立的噪聲模型,提出了基于現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的電力線噪聲發(fā)生器的設計實現方案。應用System Generator快速設計工具,完成馬爾科夫模塊、插值模塊以及IFFT模塊的設計實現,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)生器設計與 FPGA 實現圖 4. 11 馬爾科夫模型模塊 System Generator 實現intia_state_int1trans_en_intSe_state_outstate_valid_out狀態(tài)轉移1intia_state_int1trans_en_intSe_state_outstate_valid_out狀態(tài)轉移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1intia_state_intIntia_valid_inttrans_en_outintia_state_out1trans_en_out1狀態(tài)對應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 實現驗證初始分布模塊功能，設置初始分布矩陣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開始讀數據，故載入數據時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 產生的隨機數進行比較，大于產生的隨機數 0.123，此時比較器 Relation1 置 1，初始狀態(tài)“ 2 ”在 intia_state_out 輸出。仿真結果可知，該模塊實現初始狀態(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