一种电力线信道特性的模拟和评估方法与流程

本发明涉及一种电力线信道特性的模拟和评估方法，属于电力线信道技术领域。

背景技术：

电力线环境是个时变系统，其各种特性十分复杂，可以用时变的分布参数等效模型来逼近，从而导致真实的电力线环境对于电力线载波通信系统通信性能的影响也是很难以评估的。在实际的电力线环境中测试无法直接得到通信系统的性能指标。研究实际的电力线信道特性对于通信系统影响不利于抓住其主要特征，并没有实用价值。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种电力线信道特性的模拟和评估方法。

一种电力线信道特性的模拟和评估方法，自动模拟电力线信道的各种复杂特性，包括噪声特性、负载特性和衰减特性；其中噪声特性包含四种噪声环境：无噪声环境、白噪声环境、脉冲噪声环境及自定义噪声环境；负载特性包含两种负载特性：常数标准负载环境及常数重负载环境；衰减特性直接采用集总的衰减器来表征电力线对于信号的衰减模型；其中衰减特性还包含两种针对电力线载波通信系统通信性能评估的极限衰减特性递增算法流程步骤及极限衰减特性逼近算法流程步骤，定位特定的电力线信道特征。

本发明的优点是：可以用于电力线载波通信系统的在极限通信性下的信道特性的模拟和评估。该算法将真实的电力线传输特性简化为集总参数的数学模型。在该数学模型中考虑了三种时变因素对于电力线分布参数的等效模拟。三种特性包括：噪声特性，负载特性，衰减特性。该算法能够自动完成以上特性的评估和模拟，通过衰减特性自动搜索算法，定位特定的电力线衰减信道特征。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的极限衰减特性递增算法流程图。

图2为本发明的极限衰减特性逼近算法流程图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例1：如图1、图2所示，一种电力线信道特性的模拟和评估方法，含有以下步骤；

自动模拟电力线信道的各种复杂特性，包括噪声特性、负载特性和衰减特性；

其中噪声特性包含四种噪声环境：无噪声环境、白噪声环境、脉冲噪声环境及自定义噪声环境；

负载特性包含两种负载特性：常数标准负载环境及常数重负载环境；

衰减特性直接采用集总的衰减器来表征电力线对于信号的衰减模型；

其中衰减特性还包含两种针对电力线载波通信系统通信性能评估的极限衰减特性搜索算法，定位特定的电力线信道特征；

一、极限衰减特性递增算法流程步骤，含有以下步骤；

步骤1、设置通信性能合格的测试指标和搜索初始化值；

其中合格指标包括两个参数：

1)、单次测试的通信总次数T；

2)、单次测试的允许通信失败次数F；

搜索初始化值包括两个参数：

1)、基本信道衰减值A；

2)、步进衰减值S；

步骤2、通信系统双向通信，此时为系统为状态1；

步骤3、判断通信是否成功；若系统通信成功，则系统的基本衰减值A＝A+S，跳转至步骤2，若系统通信不成功则跳转至步骤4；

步骤4、系统的单次测试的允许通信失败次数F＝F-1，判断F是否小于零，若为真则跳转至步骤2，若为假则跳转至步骤5；

步骤5、设置基本信道衰减值A＝A-1，并且单次测试的允许通信失败次数F值初始化，定义通信成功帧数S1＝0；

步骤6、通信系统双向通信，此时为系统为状态2；

步骤7、判断通信是否成功；若系统通信成功，跳转至步骤8，否则跳转至步骤9；

步骤8、成功帧数S1＝S1+1，并且判断S1是否等于单次测试的通信总次数T，若为假则跳转至步骤6，若为真则跳转至步骤10；

步骤9、系统的单次测试的允许通信失败次数F＝F-1，判断F是否小于零，若为真则跳转至步骤5，若为假则跳转至步骤6；

步骤10、结束，输出极限衰减特性A。

二、极限衰减特性逼近算法流程步骤，含有以下步骤；

步骤1、设置通信性能合格的测试指标和搜索初始化值；

其中合格指标包括两个参数：

1)、单次测试的通信总次数T；

2)、单次测试的允许通信失败次数F；

搜索初始化值包括三个参数：

1)、最大衰减值MAX；

2)、最小衰减值MIN；3)当前衰减值A＝MIN；

步骤2、通信系统双向通信，此时为系统为状态1；

步骤3、判断通信是否成功，若成功，则跳转至步骤4，否则跳转至步骤18；

步骤4、设置当前衰减值A＝MAX；

步骤5、通信系统双向通信，此时为系统为状态2；

步骤6、判断通信是否成功，若成功，则跳转至步骤18，否则跳转至步骤7；

步骤7、设置当前衰减值为A＝ceil((MAX+MIN)/2)(表征对于MAX和MIN的平均值向上取整)；

步骤8、判断MAX-A是否等于1，若为真，则跳转至步骤11，若为假则跳转至步骤9；

步骤9、通信系统双向通信，此时为系统为状态3；

步骤10、判断通信是否成功，若成功，则将A值赋值给MIN，并跳转至步骤7，若失败则将A值赋值给MAX，并跳转至步骤7；

步骤11、定义通信成功帧数S1＝0；

步骤12、通信系统双向通信，此时为系统为状态4；

步骤13、判断通信是否成功；若系统通信成功，跳转至步骤14，否则跳转至步骤15；

步骤14、成功帧数S1＝S1+1，并且判断S1是否等于单次测试的通信总次数T，若为假则跳转至步骤12，若为真则跳转至步骤18；

步骤15、系统的单次测试的允许通信失败次数F＝F-1，判断F是否小于零，若为真则跳转至步骤16，若为假则跳转至步骤12；

步骤16、通信成功帧数S1＝0；

步骤17、设置基本信道衰减值A＝A-1，并且单次测试的允许通信失败次数F值初始化，通信成功帧数S1＝0；

步骤18、结束，输出极限衰减值为A。

实施例2：一种电力线信道特性的模拟和评估方法，含有以下步骤；用来自动模拟电力线信道的各种复杂特性，通过衰减特性自动搜索算法，定位特定的电力线信道特征。该算法可以用于电力线载波通信系统的在极限通信性下的信道特性的模拟和评估。

特定的电力线噪声用来模拟复杂真实的电力线噪声特性状态，简化了其无规律性，但是能够涵盖大部分特性。利用其对电力线载波通信系统的通信性能评估能够得到很好的量化指标。其中包含以下几种噪声环境：

无噪声环境，该环境用来表征绝对无噪声的测试环境，能够测试接收机的极限接收性能；

白噪声环境，该环境用来模拟频谱覆盖通信系统调制频率范围的噪声的电力线环境，可以调节信号的强度模拟更多的实际噪声状态；

脉冲噪声环境，该环境用来模拟常见的脉冲型电力线噪声，可调节脉冲信号的周期和强度模拟更多的实际噪声状态；

自定义噪声环境，该环境用来模拟实际采集的电力线噪声环境，可以用来评估电力线载波通信系统在真实噪声状态下的通信性能；

电力线负载特性模拟，因为电力线上的负载设备实时变化，所以电力线的负载特征也具有时变性，对于5K～500K的载波通信频段，其负载通常在某个范围内变化，比如1～50欧姆。本模拟算法采用两种状态负载模型来模拟实际的电力线负载特性，包括：

常数标准负载，该环境用来模拟比较理想的传输线特性，可以用来评估在电力线信道负载特性理想状态下电力线载波通信系统的通信性能；

常数重负载，该环境用来模拟电力线负载很多下的理想传输特性，用来评估在电力线信道负载特性为区域重负载下，电力线载波通信系统的通信性能；

电力线衰减特性模拟，用来模拟电力线本身的电阻产生的对于信号的损耗，该损耗由于电力线分布的复杂也是很难精准评估。本模拟算法直接采用集总的衰减器来表征电力线对于信号的衰减模型。

针对电力线载波通信系统，本模型还包括两种衰减特性自动搜索算法，可以用来模拟和评估针对电力线载波收发系统的极限衰减特性。衰减值模拟和评估搜索算法包含两种：

极限衰减特性递增算法，本算法用于测试系统的极限衰减特性，采用衰减值逐步增加以确定针对该电力线载波收发系统的极限衰减特性的思想。

极限衰减特性逼近算法，本算法用于测试系统的极限衰减特性，采用二分法来逐步确定最终衰减特性的思想。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。