低压电力线载波时间同步体制及关键技术研究

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得力于通信技术日新月异的发展,利用低压电力线介质进行数据通信正变得越来越可靠,目前,针对利用低压电力线进行数据通信的研究正成为各国研究机构的热点问题之一。在利用低压电力线进行数据通信的过程中,其中一个重要的问题就是时间同步。利用低压电力线载波进行时间同步的研究还比较少,且从现有的几篇文献上看,其方案都为数据广播,此种时间同步方法的缺点是同步误差较大。  为了提高低压电力线载波时间同步精度,改善低压电力线载波时间同步误差,本论文提出了一种利用伪随机码进行低压电力线载波传输时延高精度测量的新方法,实际测试结果表明其同步误差的标准差为7.214us(约100米),在此基础上设计了一种低压电力线载波时间同步体制,该体制由时间发播服务器和时间接收客户端组成,时间接收客户端之间通过CSMA/CD协议共享信道来完成时间同步。主要研究工作及创新点如下:  (1)提出了一种低压电力线载波高精度时延测量方法。由于伪随机码具有良好的自相关特性,本论文最终选定伪随机码做为对传播时延进行测量的工具,通过试验验证了该方法的可行性。根据此方法设计了时间同步误差验证试验,对实际测量得到的数据进行分析,结果表明其时间同步误差的标准差为7.214us(约100米);  (2)设计了一种低压电力线载波时间同步体制。给出了该体制的总体实现方案。该方案采用了基于OFDM的调制方案,该方案能有效对抗低压电力线作为数据通信介质的恶劣环境:即能对抗其多径、频率选择性衰落、噪声干扰,提高了时间发播的可靠性和稳定性;  (3)针对网络内多用户共享信道的问题,提出通过载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)的方式来解决时间同步过程中的多址问题;  (4)设计了一种低压电力线载波时间发播平台,在该平台上验证了时间同步性能,同时研究了与发播相关的关键技术:前向纠错技术、OFDM调制技术、峰均比抑制技术,同时对相关技术进行了仿真分析;  (5)研究了基于OFDM技术的低压电力线载波时间接收关键技术:同步技术、信道估计技术及均衡技术,同时用MATLAB进行了仿真分析;  本文的研究为智能电网的时间同步、楼宇授时等提供一种实用、高效、可靠的具有较高精度的时间同步解决方案,同时可为制定低压电力线载波通信技术国家标准中有关时间同步技术方面提供参考。
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