基于加权一阶局域法的低压plc信道预测研究

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1、河北大学2009届本科生毕业论文（设计）目　　录一前言11.1研究背景11.2研究意义1二预测算法32.1基础理论介绍32.1.1低压电力线噪声序列的测量32.1.2相空间重构理论42.1.3关联维数和G-P算法52.1.4互信息法确定延迟时间62.2混沌时间序列预测算法介绍72.2.1全域法72.2.2局域法92.2.3加权零阶局域法102.3加权一阶局域法11三基于加权一阶局域法的低压电力线信道预测133.1Lorenz数据预测133.2实验室数据的混沌特性分析153.3实验室数据预测15四总结21谢辞22参考文献2323河北大学2009届本科生毕业论文（设计）一　　前言1.1

2、研究背景电力线载波通信（PowerLineCarrier，简称PLC），是利用配电网低压线路传输高速话音信号﹑数据﹑图像等多媒体业务的一种通信方式。利用中高压电力线载波进行通信在电力系统已有几十年历史，而低压PLC通信技术直到上世纪九十年代才受到广泛重视。低压电力配电网在目前具有最大的覆盖范围，如果目前的电力网能够可靠地进行数据、语音、图像等信息传输，将会大大扩大现有通信网的覆盖范围，因此而产生的经济效益将非常可观。相比目前广泛使用的信息传输的媒介，如通信网、有线电视网以及计算机网等，低压电力网具有投资少、覆盖面大、使用方便等优点。它可广泛地应用到Internet接入、安全监控系统

3、、工业自动化控制、家庭智能网络管理以及计算机终端接口等领域[1]。在国外，电力线通信经历了很长的发展历史。但由于受到稳定性、干扰性等问题的困扰，电力线通信发展缓慢，并且其应用也限制在窄带宽和低传输速率传输上。也正因此，电力线通信技术长期被局限在与电网调度管理相关的特定专业市场应用方面，如电力负荷的控制和监视，低速数据通信，各种自控系统和远程抄表系统，及模拟话音信号传输等。电力线载波通信是其典型应用领域，它是在中压、高压甚至超高压电力线上，使用高频载波信号传输信息，基本载波频带4kHz/2.5kHz，载波频率范围40kHz-500kHz，用于传送电力调度电话和远动信号。进入21世纪后

4、，PLC芯片的制造技术迅速发展，它的传输速率从原来的1Mbit/s发展到了45Mbit/s。与此同时，瑞士、西班牙、德国、韩国进行了在PLC的产品和网络解决方案上的多项研究实验。2001年7月1日起，德国的RWE公司已经把PLC技术正式商业化，致力于德国电力线接入市场的运营，数字化家居和电力线数字学校的建设。根据使用的协议和核心芯片的不同，现在市场上的高速电力线通信设备的通信带宽，通常有2M、14M、45M等多种标准。综合比较承载业务能力、投资经济性和成熟度，14M产品成为当之无愧的发展主流，也是目前得到应用最多的产品。近年来，在市场竞争的推动下，以及新型PLC芯片和调制技术的出现

5、，在传输速率和服务质量上电力线通信取得了重大突破，已经可以在技术上实现利用电力线宽带接入网络访问Internet的服务、远程视频点播、家电远程控制等数字化小区服务。21世纪，电力线载波通信技术势必会为通信领域做出更大贡献[2][3][4][5]。1.2研究意义由于对信道特性的不明了，我们需要根据已得到的数据对待处理信道做出预测，估计出其特性。这种研究方法在目前的通信领域广泛采用，并且已经应用显示出了明显的优越性，而且已经发展成为很成熟的理论研究方法。目前有很多信道预测算法在移动信道下获得了可靠的性能，例如最大熵方法MEM，长距离预测算法LRP和ESPRIT(EstimationSi

6、gnalParametersviaRotationalInvarianceTechniques)算法，利用卡尔曼滤波器实现均衡器的方法，MUSIC(MultipleSignalClassification)算法，23河北大学2009届本科生毕业论文（设计）基于预测器的神经网络算法，非线性伏尔泰拉自适应预测，普朗尼算法和高阶累积量的方法，时变信道递归最小二乘(RLS)预测算法等。其中，ESPRIT算法利用信道模型自身的特点进行预测，然后进行插值，算法能可靠地预测一个波长，虽然运算量较前两种方法大，但预测的精确度较高[6]。由于低压电力配电网恶劣的工作环境，使得通信信道衰减大、干扰强、

7、阻抗变化复杂，要实现安全、可靠、高速的数据通信还有许多复杂的问题需要研究和解决。信道预测显得尤为重要，传统预测方法是通过插入导频对信道的实时观测，依据一定的模型预测信道变化。这种方法的主要缺陷是:预测长度有限，超过一定个波长时，预测性能下降很快；导频插入频率需大于2倍最大Doppler频率。随着通信系统载波频率的提高，信道预测在这两方面将有更加严重的局限。预测不精确会造成信道资源的浪费，甚至导致误码率很大程度上超出规定值，造成传输的错误，所以精确度高的预测方法能更好地