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1、兰 州 商 学 院本科生毕业论文（设计）论文（设计）题目：双向工频通信技术中的差错控制探讨 学 院 系： 信息工程学院 计算机科学与技术 专 业 (方 向)： 电子信息工程 年 级 班： 2007级电子信息工程 学 生 姓 名： 刘宝玲 指 导 教 师： 路永华 2011 年 5 月 26 日声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在导师的指导下取得的成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业论文（设计）成果归兰州商学院所有。 特此声明毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日 双向工频通信技术
2、中的差错控制探讨摘 要双向工频自动通信，简称TWACS，是基于电力配电网络的一种新型通信技术。它具有独特的调制方法和通信方式，不受馈电配置，容量带宽和变压器配置的限制和约束，通信距离远，抗干扰性能好。基于该系统可以开发出电网配电控制自动化，家电自动化及自动监控等应用产品，拥有极为广阔的应用前景。本文对双向工频自动通信投入实用的最关键问题：差错控制问题进行探讨，对工频信道进行了干扰特征分析和调制信号特征分析，分别在输入和输出两个信道上确定了各自的差错控制方案，将整个系统的差错控制分为三个层次：物理层，调制解调层和系统层，分别在这三个层次上运用不同的差错控制技术以降低误码率。本文详细介绍了如何在该
3、系统中对调制信号和干扰信号进行分析和控制，并讨论了信道编译码阶段所使用的Reed-Solomon纠错码，它们对提高工频通信的正确率起着至关重要的作用。 关键词 双向工频通信 差错控制 干扰特性 信道编码ABSTRACTTWACS is a new method of communication on power distribution networks.Its modulation and communication are unique and not limited by feeding configure, with and transformer configure.It can p
4、rovide enough communication distance and anti-jamming capability.Many application can be explored with it,such as automatic emerge and control,automatic monitor and home electrical appliances automatization,thereby it has enough wide future.This paper researched the sixty-four-dollar question-error
5、control in TWACS application.It took the analysis of channel disturbing character and modulated signal character to confirm the error control projects in outbound and inbound.It decomposed the whole system to thin parts：physical part,modulate part and system part to perform error control in the thre
6、e parts to reduce error rate.The paper detailedly introduced how to analyze and control the modulated signal and disturbing signal in the system.Then it emphatically discussed Reed-Solomon encoding technology which are effective on controlling error rate. Key Words TWACS,Error control,Disturbing cha
7、racter,Channel encoding,Reed-Solomon Codes目 录一、 引 言1（一）问题的提出11、什么是工频通信12、电力配电网络的特点33、工频通信与差错控制4（二）差错控制技术5二、 双向工频自动通信系统6（一）工频通信的系统结构和实验系统61、子站端集中处理系统72、用户端系统8（二）双向工频自动通信技术的基本理论81、单相线路上输入和输出信号的调制原理92、输出通道调制原理93、输入通道调制原理10（三）信道干扰特征分析和调制信号特征分析111、调制信号特征分析122、干扰信号的特征13（四）输出通道的检波以及差错控制方案14（五）输入通道的检波以及差错控制
8、方案16三、 工频通信中的差错控制编码17（一）数字通信系统的信道模型17（二）差错控制方式的选择20（三）差错控制方案21（四）RS编码的有关理论231、有限域的基本理论232、循环码的基本理论243、 Reed-Solomon码254、系统RS码的编码275、RS码的译码286、对调制器的编码29（五）差错控制编码的实际成果30四、 结论与展望30参 考 文 献32致 谢3334双向工频通信技术中的差错控制探讨一、 引 言（一）问题的提出1、什么是工频通信电力配电网络是我国线路分布最为广泛，并且也是与我们生活最为贴近的可通信网络之一。在电力配电网络上进行数据传输，对于实现远程测量和控制，是
9、非常有效的。由于电力配电网络线路分布的广泛性，使得利用电力配电网络进行数据传输成为测量水、电、气和控制负载的最有效的途径之一。利用电力配电网络进行数据传输是一个非常有意义的研究方向，如何使传输效率更高、成本更低、可靠性更高，是目前各种传输方法一直在努力解决的共性问题。电力配电网络的复杂性为传输方法提出了各种难题，例如配电网络中存在的各种各样的电力设备、不同性质的用户、电容器组及变压器等为传输信息设置了非常复杂和恶劣的环境。一般来讲，目前国内在配电网上实现数据通信主要采用的是电力线载波法，电力线载波法是在电力线路上利用调频或调相的方法进行中高频率的信号传输，过变压器时要增设转接设备，以便使高频信
10、号通过变压器。由于电力配电网络上的电力线路高频通道特性不具有一般性，即不同线路的特性差异很大。即使是同一条线路，其特性亦呈现时变性，而且，线路噪声功率亦较其他线路要大，为电力传输而设置的许多电容组等设备对载波干扰很大。在这样的通道上实现常规的窄带载波通信是困难的。扩频技术是目前电力配电网络信息传输中利用载波法可靠通信的主要手段。所谓扩频通信技术就是将信息频带展宽，而在接收端通过相关接收来恢复原始信息带宽的一种技术。系统牺牲带宽以降低对信噪比的要求，使信息传输更为可靠。同时，降低单位带宽上的功率谱密度，使信息更不易被截获。但是局限于其调制原理，利用载波法在配电线路上进行信息传输有个很大的缺点，就
11、在于通信范围不够广泛。主要矛盾表现在由于高频信号无法直接通过变压器，若要求信号通过变压器，则必然要增设转接设备。以国内利用载波法进行用户自动抄表系统为例，主要是在配电变压器与用户之间传输，而且大部分是仅在用户之间传输采集到的数据，在子站与变压器之间常常是利用其他线路(如电话线等)进行传输。在一些先进的系统中，为使载波信号通过变压器传输至子站中央控制单元，必须在配电变压器上加入转接设备才能实现，这样就大大提高了成本。双向工频自动通信技术是针对这个矛盾而提出的技术，它的调制方式是将数字信号的“0”和“1”耦合到电力线上电压和电流的正弦波上去，将信号传输频率控制在与工频同数量级，以此来避开变压器对高
12、频的阻挡，从而达到无需附加任何设备使信号通过变压器，大大提高直接通信的范围和距离；但这样也决定了它的信息传输速度不可能很高，属于低速率、低成本的通信方法。双向工频自动通信技术的特殊的调制原理和传输方式决定了这种技术的广泛应用前景，非常适合于需要高实时性而传输速率要求不高的场合。例如：楼栋实时报警系统、铁路信号灯实时控制系统、多用户流量分时采集系统等等。该方法同样在电力配电网络上调制信号，但其调制频率很低，调制信号的频率约为工频(50Hz)的37倍，因而被称为工频通信。双向工频自动通信技术的调制方法比较独特，具备特有的优势，它是利用工频电压基波过零调制的方法实现信号的调制和解调的。与传统电力线载
13、波法相比，该方法具有多种优点：它的调制频率低，信号在过零点附近调制，调制所需功率小，对波形干扰很小，使得电网信号的畸变处于很小的范围之内，对电网基本不造成损害。传统的载波法使用高频载波，对电网信号影响很大，容易造成电网信号畸变。不需要改造现有的电力配电网络，成本低廉，对远端设备或仪表的访问是直接的，无需增加中继环节，可以直接进行跨变压器台区通信，信号能够容易地通过变压器，不必增加多余设备。传统的载波法为使载波信号通过变压器传输。必须在配电变压器上加入转接设备才能实现，对端设备的访问也必须进行信号的转换，这样就很难控制成本。它对缓变干扰有极强的抗干扰能力，信号的上下行互不干扰，完全可以实现双向通信；利用电力线的多相性，容易实现多通道传输。传统的载波法对电网本身的频率和幅值变化敏感，信号在传输过程中易产生泄漏和旁路，造成信号衰
