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文檔簡介
1、230MHz電臺通信系統(tǒng)從上世紀(jì)80年代開始使用至今,隨著電力行業(yè)的發(fā)展和業(yè)務(wù)的更新,對原有的電力通信系統(tǒng)提出了更高的要求,其中230MHz電力專網(wǎng)通信的研究成為國內(nèi)的學(xué)術(shù)界和企業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。230MHz電力專網(wǎng)擁有國家無線電管理委員會授權(quán)的40個(gè)離散頻點(diǎn),具有網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、具有易擴(kuò)展、易維修、組網(wǎng)靈活、成本低等優(yōu)點(diǎn),但也存在頻譜利用率低、傳輸速率低、遙信變位和告警信息無法及時(shí)上傳等不足。授權(quán)頻點(diǎn)的離散分布限制了寬帶通信技術(shù)在230MHz
2、無線專網(wǎng)的應(yīng)用,而認(rèn)知無線電中的頻譜聚合技術(shù)為離散頻點(diǎn)聚合成連續(xù)頻段提供了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,本文針對對230MHz頻段進(jìn)行了多徑信道建模仿真,并研究了該信道條件下的HARQ傳輸性能和多用戶接入控制方案,解決了原有專網(wǎng)通信系統(tǒng)中頻譜利用率低、傳輸速率低、遙信變位和告警信息等問題。
首先,本文介紹了認(rèn)知無線電技術(shù)、電力系統(tǒng)無線通信背景和電力無線專網(wǎng)研究現(xiàn)狀。原有電力無線專網(wǎng)所使用技術(shù)在今天的生產(chǎn)環(huán)境中有了較大的局限性,現(xiàn)有的移動通
3、信系統(tǒng)對電力通信系統(tǒng)有著較好的借鑒意義。本文針對專網(wǎng)通信的特點(diǎn)和原有系統(tǒng)的不足提出了無線專網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的改進(jìn)。
其次,本文介紹了電力無線專網(wǎng)通信的基本概況,描述了電力信息采集無線通信系統(tǒng)的物理層架構(gòu)。隨后描述了電力無線專網(wǎng)通信系統(tǒng)及其業(yè)務(wù)特征,總結(jié)了230MHz專網(wǎng)通信的優(yōu)勢及特點(diǎn)和研究意義。然后介紹了230MHz無線信道特性,并總結(jié)了230MHz所處的VHF頻段的多徑信道參數(shù)。針對信道的大尺度衰落進(jìn)行了城區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村三個(gè)場景
4、下的鏈路預(yù)算,得到了不同調(diào)制方式下的最大路徑損耗和小區(qū)覆蓋半徑。對230MHz所處的VHF頻段進(jìn)行無線多徑信道建模,并分析對比了信道模型下多種調(diào)制的誤比特率仿真結(jié)果。
接著,研究了頻譜感知技術(shù)在電力無線專網(wǎng)中的應(yīng)用,包括匹配濾波檢測和能量檢測的單用戶本地檢測以及多用戶合作檢測的頻譜感知方法。通過在AWGN信道、瑞利信道和萊斯信道下的仿真分析與比較,我們發(fā)現(xiàn)信噪比和樣點(diǎn)數(shù)是影響單用戶檢測性能的兩個(gè)因素,合作用戶數(shù)是應(yīng)用合作檢測性
5、能的重要因素。在OR規(guī)則下,合作用戶數(shù)的增加可以使得系統(tǒng)檢測性能在相同信噪比條件下有大幅度的增加,適用于要求漏檢概率最小化、系統(tǒng)需要受干擾較少的情況;在AND規(guī)則下,合作用戶數(shù)的增加可以使得系統(tǒng)檢測性能在相同信噪比條件下小幅增加,適用于要求虛警概率最小化、保證信道資源充分利用的情況。OR規(guī)則多用戶合作檢測結(jié)合能量檢測的頻譜感知方案更適用于電力無線專網(wǎng)。
然后,本文對電力無線專網(wǎng)中HARQ技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過仿真得到了不同
6、調(diào)制方式和不同最大傳輸次數(shù)時(shí)HARQ-Ⅰ和HARQ-Ⅱ的吞吐率和誤幀率曲線。根據(jù)多種信道下HARQ-Ⅰ和HARQ-Ⅱ的吞吐率和誤幀率結(jié)果,分析了調(diào)制方式和最大傳輸次數(shù)對HARQ性能的影響。仿真結(jié)果表明,HARQ-Ⅱ相比HARQ-Ⅰ有著更好的性能;調(diào)制階數(shù)越大可以獲得更好的吞吐率性能,而調(diào)制階數(shù)越小可以獲得更好的誤幀率性能;最大傳輸次數(shù)越大,可以獲得的吞吐率越大、誤幀率越低,但最大傳輸次數(shù)超過4次之后所帶來的性能提升變的非常有限。
7、 最后,本文研究了電力無線專網(wǎng)多用戶接入控制方案。介紹了電力無線專網(wǎng)接入背景,包括傳統(tǒng)專網(wǎng)通信技術(shù)背景和專網(wǎng)通信接口協(xié)議棧架構(gòu),隨后對電力專網(wǎng)通信的物理層幀結(jié)構(gòu)和物理信道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。根據(jù)仿真分析將無線幀長確定為25ms,根據(jù)電力專網(wǎng)通信的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了幀結(jié)構(gòu)并將授權(quán)頻點(diǎn)劃分為接入頻點(diǎn)和業(yè)務(wù)頻點(diǎn)兩類,將物理信道劃分為PBCH、SCH、PDCCH、PRACH、PUCCH和PUSCH。在介紹和分析了230數(shù)傳電臺輪詢接入后,我們設(shè)計(jì)了多用戶隨機(jī)
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