【摘 要】
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宽带电力线通信技术(Power line communication,PLC)在家庭物联网中发挥着重要作用。室内宽带PLC信道模型对于评估和开发先进的宽带PLC解决方案具有重大意义。然而,现有的室内宽带PLC信道模型存在局限性。多径室内PLC信道模型的扩展性差。基于传输线理论的室内PLC信道模型忽视高频辐射损耗,且没有充分考虑室内电网的特性,但是它的扩展性非常好,易于改进。因此,本文对后者的问题展
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宽带电力线通信技术(Power line communication,PLC)在家庭物联网中发挥着重要作用。室内宽带PLC信道模型对于评估和开发先进的宽带PLC解决方案具有重大意义。然而,现有的室内宽带PLC信道模型存在局限性。多径室内PLC信道模型的扩展性差。基于传输线理论的室内PLC信道模型忽视高频辐射损耗,且没有充分考虑室内电网的特性,但是它的扩展性非常好,易于改进。因此,本文对后者的问题展开研究,建立了一种更优越的室内PLC信道模型,主要的工作如下:首先,本文分析电力线中差模电流和共模电流的辐射功率与电阻功率的大小关系,确定共模电流是电力线辐射的主要来源,并导出共模辐射电阻。基于电力线不平衡导致注入的差模电流转换为共模电流的事实,本文引入一个转换因子描述差模电流到共模电流的转换,并在传统的电力线单位长度电阻模型中考虑包含转换因子的共模辐射电阻。仿真与实测表明,在设置合理的转换因子时,考虑共模辐射的模型更精确。本文还给出在计算频率响应时,不同长度线缆对应转换因子的近似解。其次,本文用多个二叉树组成的多叉树描述室内电网的拓扑,并给出线缆、负载和断路器的生成方法,提出了一种更接近现实的室内电力线网络模型。最后,本文在包含辐射的电力线单位长度模型和提出的室内电力线网络模型的基础上,建立了室内宽带PLC信道模型。仿真和实测表明,相较于现有模型,本文建立的模型更接近实测值,相关的特性统计也更符合实测信道特性的统计。另一方面,现有统计性室内PLC信道模型引入了数学假设。为规避人为假设存在的不合理性,本文提出一种联合自编码器和生成对抗网络的电力线信道建模方法。该方法通过电力线信道数据训练自编码器和生成对抗网络,以使自编码器和生成对抗网络能够生成分布与真实电力线信道分布相同的人工信道。仿真结果显示,在信道频率响应、平均信道增益和均方根时延扩展等方面,使用该方法建立的室内PLC信道模型与真实电力线信道高度一致,只在衰落非常较大时,两者存在差异。
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