一种新的低压电力线高速通信方式研究

低压电力线通信（PLC）网络可以作为目前各种通信网络的有益补充，是解决"最后一百米"问题的最佳候选方案之一。本课题基于申请人在日本2年的高速PLC研究经验的基础上，研究我国典型低压PLC信道的特性，然后提出一种全新的适合我国PLC信道的结合单载波相关QAM调制方式和相位均衡THP预编码的高速通信方式。最终的研究目标是给出我国典型低压电力线信道的通用模型，验证所提新的通信方式在PLC信道中对抗强干扰和噪声的能力及去除码间干扰的有效性，通过使用判决输出信号的相关性来解决困扰PLC MODEM设计中的频率漂移问题，对比所提PLC方案和目前基于OFDM的方案的性能并证实所提方案的优越性。由于低压PLC网络具有资源浩瀚且无处不在的优势，因此该PLC方式的成功实现，必将大大拓展我国电力通信行业的应用空间，且对互联网业务的拓展具有一定的理论意义和实际的应用价值。

低压电力线通信是采用低压电力线作为通信介质来传送数据的一种通信方式。相比于其他有线通信介质而言，它具有接入方便、无需布线、建设速度快、分布范围广等特点。目前在智能家居、Internet宽带接入等方面的应用前景受到了广泛的关注，也是目前解决最后一公里的最佳选择方案之一。但是由于低压电力线信道具有很强的时变特性和干扰特性，所以相比于其它有线传输介质，必须选择抵抗干扰能力更强的传送方式进行传输。本课题研究了应用于低压电力线通信（PLC）中的一种新的方法和技术。目前国际上针对低压电力线实现高速通信的技术主要是基于OFDM调制的方式，该方式具有速率高，鲁棒性好等特点。但是，OFDM固有的对频率漂移敏感的缺陷却始终成为该技术在信道环境不好的电力线上应用的局限。特别是当干扰和噪声特别严重时，该技术的性能大大恶化。基于Tomlinson和Harashima提出的THP预编码的信道均衡技术虽然提出时间较久（1972年提出），但在对抗强干扰和噪声的电力线信道上使用却非常适合，特别是对频率漂移不敏感。该课题基于此，研究了在低压电力线信道中应用基于THP预编码的通信方案，本课题研究了THP预编码的机理，PLC通信信道的特征，研究了适合PLC高速通信的THP预编码的通信方案，重点研究了适合PLC恶劣信道环境下高速可靠通信的调试方式—SOQPSK-MIL，基于上述方案，本课题还研究了适合PLC组网的MAC层通信协议—改进型CSMA-CA，并研究了基于TDMA协议的动态TDMA并将其应用于低压电力信道并做了基本性能仿真。经过研究课题组认为，THP预编码作为一种良好的信道均衡技术，特别适合应用在恶劣信道环境下，例如无线信道和电力线信道等，且具有适用范围广、速率高并对频率偏移不敏感等特征，是一种非常值得进一步研究并推广的信道均衡技术。基于TDMA的动态TDMA通信协议是非常适合低压电力线信道的网络通信协议。