面向10 kV饋線自動化系統(tǒng)的單子載波OFDMA電力線通信方法

胡正偉，謝志遠，郭以賀，黃怡然

（華北電力大學 電子與通信工程系，河北 保定 071003）

0 引言

饋線自動化系統(tǒng)是對配電線路上的設(shè)備進行遠方實時監(jiān)視、協(xié)調(diào)、控制的集成系統(tǒng)，是配電自動化系統(tǒng)的重要組成部分，也是提高配電網(wǎng)可靠性的關(guān)鍵技術(shù)之一[1-2]。

文獻[3]中給出了饋線自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的功能，在重要的分支線路入口處安裝智能斷路器，在饋線中間的合適位置安裝智能分段開關(guān)。饋線自動化系統(tǒng)主要功能包括：線路日常監(jiān)測、故障定位、故障區(qū)域隔離和非故障區(qū)域供電等[4]。

電力線通信技術(shù)是采用電力線作為信道進行信息傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)，具有投資小、覆蓋面廣等優(yōu)點。但由于電力線主要功能是輸送電量，并不進行數(shù)據(jù)傳輸，再加上大量的用電設(shè)備，導(dǎo)致其信道特性特別復(fù)雜[5-7]。電力線通信技術(shù)在10 kV電壓等級主要用于實現(xiàn)配網(wǎng)自動化、配電變壓器保護等方面[8]。

針對10 kV饋線自動化系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)主要為控制信息和線路狀態(tài)檢測信息，具備高實時性、數(shù)據(jù)量小、通信距離遠等特點，研究了基于正交頻分多址接入（OFDMA）的電力線通信技術(shù)在10 kV饋線自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，提出了利用單用戶單子載波通信方式實現(xiàn)子載波功率最大化。同時為了避免子載波切換的盲目性，提出了利用主子載波與輔子載波交替通信的方法，實現(xiàn)了通信質(zhì)量最優(yōu)子載波的選擇。

1 正交頻分復(fù)用的基本原理

正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)在電力線通信系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用[9-11]。OFDMA是OFDM與頻分多址（FDMA）技術(shù)的結(jié)合，也稱作集群 OFDM[12]。 在利用OFDM對信道進行子載波分割后，選擇在部分子載波上加載數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)[13]。在OFDMA系統(tǒng)中，在一個給定的時隙，1個用戶可以使用1組載波，1個用戶也被定義為1個子信道。可用的子載波被分配到每個子信道中去，每個子信道的載波被分組或展開到可用的頻帶上以獲得最好的頻率分集。每個用戶可以選擇信道條件較好的子載波進行數(shù)據(jù)傳輸，而不是在整個頻帶內(nèi)發(fā)送。

考慮一個由N個子載波和K個用戶組成的OFDMA 系統(tǒng)，將所有的子載波標記為｛n｝（n=0，1，…，N-1）。假定第k個用戶分配Mk個子載波，并用Ck=｛c0，k，c1，k，…，cMk-1，k｝表示，并且滿足條件：

第k個用戶的數(shù)據(jù)根據(jù)調(diào)制方式形成復(fù)數(shù)符號ai，k，串并轉(zhuǎn)換后，定義在第m個 OFDM符號內(nèi)發(fā)送的調(diào)制符號為｛ai，k[m]｝（i=0，1，…，Mk-1），對｛ai，k[m]｝進行子載波映射，得到｛Sn，k[m]｝（n=0，1，…，N-1）。ai，k[m]與 Sn，k[m]的對應(yīng)關(guān)系為：

對于｛Sn，k[m]｝（n=0，1，…，N-1），通過 N 點傅里葉反變換（IFFT）調(diào)制到N個子載波上。定義IFFT的處理時間為T。為了消除子載波間干擾（ICI），一般需要添加長度為G的循環(huán)前綴（CP），得到N+G個樣本，轉(zhuǎn)換時間為Ts，則Ts=T+TG（TG為循環(huán)前綴的持續(xù)時間）。則第k個用戶的基帶發(fā)射信號為：

其中，p（t）可定義為[-TG，T]區(qū)間內(nèi)的矩形函數(shù)。

2 OFDMA技術(shù)在10 kV饋線自動化系統(tǒng)的應(yīng)用研究

由 Shannon 公式 C=Blog2（1+S／N）可知，信道容量C在帶寬B一定的情況下取決于信道的信噪比（SNR）。

文獻[14]給出了用功率譜密度表示的電力線信道Shannon公式：

其中，f0為下限截止頻率；fu為上限截止頻率；接收信號功率譜密度 Srr（f）、發(fā)送信號功率譜密度 Stt（f）和噪聲功率譜密度Snn（f）都是關(guān)于頻率 f的函數(shù)；H（f）為電力線信道的傳輸函數(shù)。

在帶寬B一定的情況下，信道容量取決于SNR：

可以從3個方面獲得理想的信道容量：增大信號的發(fā)送功率 Stt（f）；減小接收端的噪聲功率 Snn（f）；增大傳輸函數(shù) H（f）。

針對10 kV饋線自動化系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)量小、實時性高、傳輸距離遠的特點，結(jié)合OFDMA技術(shù)對上述3個方面采用如下解決方法。

a.信號衰減與通信距離成正比。為了實現(xiàn)遠距離傳輸配電信號，可以增加信號發(fā)送功率。但由于電磁兼容的要求，不能無限制地增加發(fā)送功率。考慮到配電數(shù)據(jù)量較小的特點，在最大可允許發(fā)送功率的條件下，每次發(fā)送只選擇1個用戶，每個用戶分配1個子載波。按照該原則，所有的發(fā)送功率集中在1個子載波上，可以在滿足數(shù)據(jù)傳輸速率的前提下，實現(xiàn)遠距離通信。

b.不同頻率f對應(yīng)的最大允許發(fā)送功率不同，則各頻率下的噪聲信號的功率也不同，電力線信道對各頻率下的信號的衰減也不同。采用頻率切換方法選擇頻率為f的子載波，使SNR的值最大。本文中的最佳子載波是SNR值最大的子載波。

2.1 采用單子載波實現(xiàn)發(fā)送功率最大

OFDMA系統(tǒng)中各子載波上的功率分配遵循“優(yōu)質(zhì)信道多傳送，較差信道少傳送，劣質(zhì)信道不傳送”的原則。假設(shè)發(fā)送端的總功率為P，每個子載波的功率可表示為：

其中，αi為每個子載波對應(yīng)的功率權(quán)值系數(shù)，且滿足。當采用單載波通信方式時，只有當前使用的子載波對應(yīng)的功率權(quán)值系數(shù)為1，其他子載波對應(yīng)的功率權(quán)值系數(shù)為0，即：

子載波對應(yīng)的發(fā)送功率為：

采用單用戶單載波模式可以在滿足通信速率的前提下，使單載波信號具備最大發(fā)送功率，即Stt（f）增大。除此以外，該模式還具備如下優(yōu)點：

a.不需要進行IFFT／FFT運算，計算量小，系統(tǒng)簡單；

b.使峰均比（PAR）為0dB，避免了多載波OFDMA的PAR問題。

2.2 頻率切換實現(xiàn)最佳子載波選擇

由于電網(wǎng)中用電負載的隨機開關(guān)、各種噪聲、阻抗失配等因素，導(dǎo)致了同一子載波的SNR具有時變性和隨機性。當正在使用的子載波不能滿足通信要求時，需要選擇其他子載波進行通信。因為每個子載波對應(yīng)一個特定的頻率，因此本文中的子載波切換也稱作頻率切換。

在文獻[15]與文獻[16]中，采用統(tǒng)計通信質(zhì)量并預(yù)設(shè)閾值實現(xiàn)頻率切換。基于閾值的頻率切換原理是：設(shè)置一個通信成功率閾值Th，在一個統(tǒng)計周期內(nèi)如果通信成功率小于Th，則進行頻率切換。該方法簡單易行，但進行頻率切換后的通信頻點的成功率仍然可能低于Th。可以通過將Th設(shè)置為較低值解決該問題，但是這樣可能導(dǎo)致不能切換到通信質(zhì)量更好的頻點上去，影響系統(tǒng)的實時性。

總體上，基于閾值的頻率切換方法有2個缺點。

a.閾值的選擇問題。高閾值可能會造成信道環(huán)境惡劣時頻繁地進行頻率切換；低閾值可以解決頻繁進行頻率切換的問題，但存在無法切換到通信質(zhì)量好的頻點上去的問題。

b.頻率切換具有盲目性，無法明確知道是否能夠切換到通信質(zhì)量更高的頻點。

為了彌補基于閾值的頻率切換方法存在的缺點，本文提出了采用主子載波與輔子載波聯(lián)合通信的頻率切換方法，2個子載波不是并行使用，而是交替使用。該方法不僅可以解決頻率切換的盲目性，而且可以保證收斂到最佳子載波上。

3 主子載波與輔子載波聯(lián)合通信的頻率切換方法

在實際的饋線自動化系統(tǒng)中，在變電站中設(shè)置集中器作為主站，在斷路器和智能開關(guān)處設(shè)置控制終端作為從站，集中器發(fā)送遙信、遙控、遙測等命令給控制終端，控制終端收到命令后，執(zhí)行相應(yīng)的操作，并返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)或確認字符（ACK）信息。圖1為一次通信過程的示意圖。

圖1 通信過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of communication process

每次通信過程有2種可能的結(jié)果：通信成功和通信失敗。通信成功是指集中器發(fā)送命令后，在規(guī)定的時限內(nèi)收到終端返回的正確數(shù)據(jù)。通信失敗是指集中器發(fā)出命令后，在規(guī)定的時限內(nèi)收到錯誤數(shù)據(jù)，或未收到終端返回的數(shù)據(jù)。

本文選擇一段時間內(nèi)，集中器與終端之間的通信成功率作為衡量子載波通信質(zhì)量的標準：假設(shè)在時間段Tc內(nèi)，集中器與終端之間進行了Nc次通信，若在Nc次通信過程中通信成功的次數(shù)為Sc，失敗次數(shù)為Fc，則 Nc、Sc、Fc滿足 Nc=Sc+Fc。 時間段 Tc內(nèi)的通信成功率，Tc稱為統(tǒng)計周期。通信成功率η越高，通信質(zhì)量越好。

3.1 方法原理

本文方法的工作原理可通過圖2所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述。

圖2中包含4個工作狀態(tài)。

a.狀態(tài)0：主要完成初始化，設(shè)置算法運行的基本信息，包括選擇初始主子載波和初始輔子載波、相關(guān)統(tǒng)計計數(shù)器清零等。初始化完畢后，無條件進入狀態(tài)1。

圖2 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Fig.2 Schematic diagram of state conversion

b.狀態(tài)1：使用主子載波進行通信，觀測通信結(jié)果，并統(tǒng)計通信次數(shù)。如果通信成功，則保持狀態(tài)1不變；否則進入狀態(tài)2。

c.狀態(tài)2：使用輔子載波進行通信，觀測通信結(jié)果，分別統(tǒng)計通信次數(shù)和通信成功次數(shù)。如果通信次數(shù)達到1個統(tǒng)計周期規(guī)定的次數(shù)，則進入狀態(tài)3；否則進入狀態(tài)1。

d.狀態(tài)3：比較主子載波和輔子載波的通信成功率，若主子載波的通信成功率小于輔子載波的通信成功率，則將輔子載波作為下一個統(tǒng)計周期的主子載波。同時根據(jù)輔子載波選擇方法，選擇下一個統(tǒng)計周期的輔子載波，并進行相關(guān)統(tǒng)計計數(shù)器的清零等。完成頻率切換后，無條件進入狀態(tài)1，開始下一個統(tǒng)計周期。

3.2 參數(shù)分析

定義主子載波為Cbase，輔子載波為Csearch，對應(yīng)的通信成功率分別為ηbase和ηsearch。以狀態(tài)2的通信次數(shù)等于Nc所經(jīng)歷的時間Tc作為一個統(tǒng)計周期，若Tc內(nèi)狀態(tài)1的通信次數(shù)為Mc，則有：

假設(shè)狀態(tài)2的Nc次通信過程中通信成功的次數(shù)為 Sc，則有：

3.2.1 通信成功率

在統(tǒng)計周期Tc內(nèi)，狀態(tài)1的通信次數(shù)為Mc，狀態(tài)2的通信次數(shù)為Nc，總的通信次數(shù)為Mc+Nc，總的通信成功次數(shù)為Mc-Nc+Sc，則總的通信成功率為：

為了研究 ηsearch、ηbase對 ηtotal的影響，應(yīng)將式（10）表示為 ηsearch、ηbase的表達式。

由式（8）可得：

將式（9）、（11）代入式（10）得：

圖3描述了 ηtotal與 ηsearch、ηbase的關(guān)系曲線，由圖3可以得出以下結(jié)論。

a.當 ηbase=1 時，不論 ηsearch取值如何，ηtotal均為 1。因為此時系統(tǒng)只工作在狀態(tài)1，沒有進入狀態(tài)2，所以不會采用Csearch進行通信。

b.當 ηbase較大時，對應(yīng)的 ηtotal受 ηsearch的影響較小，因為此時進入狀態(tài)2的次數(shù)較少。

c.ηbase≠1且ηbase與 ηsearch中的一個取值固定時，ηtotal是另一個變量的增函數(shù)。

d.主子載波對通信成功率的影響大于輔子載波對成功率的影響。

圖3 ηtotal、ηsearch和 ηbase的關(guān)系Fig.3 Relationship among ηtotal，ηsearchand ηbase

3.2.2 頻率切換周期

每當一個統(tǒng)計周期結(jié)束后，需要比較主子載波與輔子載波的通信成功率，并選擇下一個統(tǒng)計周期的主子載波，因此統(tǒng)計周期Tc可以看作是頻率切換周期。由于統(tǒng)計周期與該段時間內(nèi)的通信次數(shù)成正比，本文用通信總次數(shù)表示切換周期的大小。圖4為切換周期與主子載波通信成功率的關(guān)系曲線，曲線的切線斜率越大，表明切換速率越快。

圖4 統(tǒng)計周期與通信成功率的關(guān)系Fig.4 Relationship between switchover period and communication success rate

從圖4中的曲線可以發(fā)現(xiàn)，頻率切換周期的長短與主子載波通信成功率直接相關(guān)，并可以得出以下結(jié)論：通信成功率越低，則切換周期越短，可快速實現(xiàn)從通信質(zhì)量差的子載波切換到通信質(zhì)量較好的子載波。當通信成率較高時，可以較穩(wěn)定地工作在狀態(tài)1，避免頻繁頻率切換帶來的性能損失。

3.2.3 輔子載波的影響

為使本文方法能夠在切換到最佳子載波的基礎(chǔ)上，盡量避免性能損失，分析比較了使用雙子載波交替通信方法與只使用主子載波通信方法時的通信成功率。

用 Vη表示 ηtotal與 ηbase的差值，得：

將式（8）、（9）和（11）代入式（13），得：

圖5描述了Vη與 ηsearch、ηbase之間的關(guān)系，由圖5可以得出以下結(jié)論：

a.當 ηbase=1時，不論 ηsearch取值如何，Vη均為 0，這代表主子載波通信成功率為100%，只工作在狀態(tài)1，不會帶來性能損失；

b.ηsearch＜ηbase對應(yīng)區(qū)域 Vη＜0，這表明輔子載波的引入，使總的通信成功率比只使用主子載波的通信成功率有所降低；

c.當 ηbase=0 時，Vη=ηtotal=ηsearch／2，總的通信成功率取決于輔子載波的通信成功率；

d.當 ηsearch=0 時，，當 ηbase=0.5時，Vη為最小值 -1 ／6。

圖5 Vη、ηsearch和 ηbase的關(guān)系Fig.5 Relationship among Vη，ηsearchand ηbase

3.3 可用子載波標識向量及實時刷新

為了減少引入輔子載波帶來的通信成功率的下降，需要選擇成功率較高的子載波作為輔子載波。本文引入向量C（t），用來表示所有子載波中可用的子載波。因為電力線信道時變的特性，所以C（t）是關(guān)于時間t的函數(shù)。對于含有N個子載波的信道，C（t）可表示為：

向量C（t）中含有N個元素，每個元素對應(yīng)1個子載波，元素 ci（t）（i=0，1，…，N-1）對應(yīng)第 i個子載波。當ci（t）=1時，表示第i個子載波在時刻t可用；當ci（t）=0時，表示第i個子載波在時刻t不可用。

為了適應(yīng)電力線信道時變的特點，需要對向量C（t）進行刷新，刷新的周期可以設(shè)置為固定長度，也可以根據(jù)實際線路中的時變特性自適應(yīng)調(diào)整。

本文提出采用設(shè)置一個刷新周期閾值Tth的方法實現(xiàn)C（t）的刷新。用NA表示可用子載波的個數(shù)，則將所有可用子載波搜索一遍的時間為為統(tǒng)計周期或子載波切換周期。 若，則進行 C（t）刷新；若時進行 C（t）刷新，，為第j次搜索一遍所有可用子載波的時間；J為對當前C（t）中所有可用子載波的搜索遍數(shù)?？梢酝ㄟ^調(diào)整刷新周期閾值Tth來適應(yīng)不同時刻、不同電網(wǎng)環(huán)境的 C（t）刷新。

向量C（t）通過嘗試集中器與終端之間是否能夠建立通信獲得。在系統(tǒng)初始化或滿足刷新條件時，系統(tǒng)進行所有子載波的通信嘗試，將能夠建立通信的子載波在向量C（t）中對應(yīng)的元素寫為1，否則寫為0。向量C（t）的獲取可在圖3中的狀態(tài)0和狀態(tài)3中完成。

為更進一步完善可用子載波標識向量的可靠性，可以通過增加每個子載波嘗試通信的次數(shù)Ntry，進行短時間內(nèi)的統(tǒng)計，得到每個子載波的通信成功率 ηi并設(shè)置通信成功率閾值 ηth，當 ηi＞ηth（i=0，1，…，N-1）時，ci（t）=1，否則 ci（t）=0。

3.4 輔子載波的選擇

得到向量C（t）后，按子載波編號從0到N-1的順序進行搜索，將第1個為1的元素對應(yīng)的子載波作為主子載波Cbase；然后繼續(xù)搜索，將第2個為1的元素對應(yīng)的子載波作為輔子載波Csearch，并開始第1個統(tǒng)計周期。第1個統(tǒng)計周期結(jié)束后，通過比較ηbase與ηsearch決定Cbase的取值。第2個統(tǒng)計周期的輔子載波通過繼續(xù)搜素向量C（t）中第3個為1的元素對應(yīng)的子載波作為輔子載波Csearch。依此類推，在第NA-1個統(tǒng)計周期內(nèi)，選擇第NA個為1的元素對應(yīng)的子載波作為輔子載波Csearch。

第NA-1個統(tǒng)計周期結(jié)束后，若滿足C（t）刷新條件，則在C（t）刷新后，重復(fù)上述步驟，按子載波編號從0到N-1的順序進行搜索；若不滿足C（t）刷新條件，則重新搜索當前C（t），同樣按子載波編號從0到N-1的順序進行搜索，需注意的是當搜索到與Cbase一致的子載波時，直接搜索下一個為1的元素對應(yīng)的子載波。

4 建模與仿真

為了驗證方法的正確性與有效性，通過MATLAB軟件進行建模與仿真，系統(tǒng)設(shè)置總的子載波的個數(shù)為10。

通信成功率的高低與電力線信道的SNR成正比。信號強度的大小決定于線路對信號的衰減，由于線路上負載的開關(guān)影響線路的阻抗匹配，導(dǎo)致信號的衰減呈現(xiàn)隨機特性；負載的運行及開關(guān)都會產(chǎn)生各種噪聲，導(dǎo)致了噪聲呈現(xiàn)隨機特性，因此SNR具有隨機特性，與SNR相對應(yīng)的通信成功率也呈現(xiàn)出隨機特性，其值可以為1～100內(nèi)的任意數(shù)據(jù)。

模型選取的收斂速度最慢的情況下，成功率最高的子載波編號最大。在此基礎(chǔ)上，按其余子載波編號與通信成功率的關(guān)系分為3類情況：子載波編號對應(yīng)的通信成功率隨機排列；子載波編號對應(yīng)的通信成功率成遞增排列，即編號大的子載波通信成功率高；子載波編號對應(yīng)的通信成功率遞減排列，即編號大的子載波通信成功率低。因此設(shè)置如表1所示的通信成功率數(shù)據(jù)。

表1 子載波的通信成功率Table 1 Communication success rate of subcarrier

如果對表1所示數(shù)據(jù)采用基于閾值的最佳子載波選擇方法，并將通信成功率的閾值設(shè)置為50%，則通信子載波會一直選擇子載波0，系統(tǒng)不可能切換到通信成功率更好的子載波9上去。

假設(shè)通信成功率保持不變，采用本文的主子載波與輔子載波聯(lián)合通信的方法，得到如下仿真結(jié)果。

4.1 子載波切換仿真

圖6為3類不同排列方式下的主子載波切換情況。在切換到最佳子載波之前，每個統(tǒng)計周期結(jié)束時，遞增排列方式下主子載波都發(fā)生改變，遞減排列方式下則一直保持不變，隨機排列方式下根據(jù)主子載波與輔子載波的通信成功率的比較結(jié)果或改變或保持不變。3種方式的子載波切換結(jié)果與方法要求一致。

圖6 子載波切換結(jié)果Fig.6 Results of subcarrier switchover

4.2 收斂速度仿真

圖7為3類不同排列方式下主子載波的通信成功率與收斂速度的對比，收斂速度由子載波切換到子載波9上需要的通信次數(shù)表示。通過比較可以發(fā)現(xiàn)3種排列方式下的收斂速度具有如下關(guān)系：遞增排列＞隨機排列＞遞減排列。由此可以說明，主子載波成功率越低，收斂時間越短。

圖7 主子載波通信成功率與收斂速度的關(guān)系Fig.7 Relationship between communication success rate of master subcarrier and convergence speed

鑒于實際電網(wǎng)中的通信成功率具有隨機性，因此研究隨機排列方式下子載波切換時間與通信成功率的特點。

4.3 子載波切換時間

圖8為隨機排列方式下，每個統(tǒng)計周期的時間，也即子載波切換時間。子載波切換時間只與主子載波的通信成功率有關(guān)。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，主子載波的通信成功率越高，切換周期越長；反之，切換周期越短。

圖8 隨機排列方式下子載波切換時間Fig.8 Switchover period of subcarrier in random arrangement

4.4 通信成功率

圖9分析了隨機排列方式下，主子載波、輔子載波與實際通信的成功率的關(guān)系。仿真時間為可用子載波搜索2遍消耗的時間。第1遍搜索在最后一個統(tǒng)計周期得到最佳子載波，開始第2遍搜索時，由于已經(jīng)收斂到最佳子載波，所以進入狀態(tài)2的次數(shù)變少，統(tǒng)計周期變長，輔子載波對實際通信結(jié)果影響較小，通信成功率保持相對穩(wěn)定。

圖9 隨機排列方式下通信成功率Fig.9 Curves of communication success rate in random arrangement

5 現(xiàn)場運行測試

以基于OFDMA技術(shù)的電力線載波芯片為核心，采用ARM處理器LPC2138作為控制器，并將本文所提模式描述為軟件程序，設(shè)計了基于電力線通信的10 kV饋線自動化集中器與通信終端。

在山西臨汾市永和縣某10 kV變電所安裝1個集中器，并在一出線上安裝3個通信終端，終端站號分別為1、2、4。1號站距集中器的距離約為5 km，2號站距集中器的距離約為18 km，4號站距集中器的距離約為2 km。系統(tǒng)測試參數(shù)設(shè)置為：嘗試通信次數(shù) Ntry=10；通信成功率閾值 ηth=30%；C（t）的刷新周期閾值Tth=2 h；切換周期內(nèi)輔載波通信次數(shù)為100次。圖10—12分別為各站在2014年10月28日24h內(nèi)的通信成功率，由圖可見，所提通信模式可在大部分時間內(nèi)實現(xiàn)90%以上的通信成功率。

圖10 1號終端24 h通信成功率Fig.10 Communication success rate of terminal no.1 for 24 h

圖11 2號終端24 h通信成功率Fig.11 Communication success rate of terminal no.2 for 24 h

圖12 4號終端24 h通信成功率Fig.12 Communication success rate of terminal no.4 for 24 h

6 結(jié)論與展望

本文提出了一種基于OFDMA電力線通信技術(shù)的10 kV饋線自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，采用單用戶單子載波使單子載波信號具備最大發(fā)送功率，提高了信號的SNR。在此基礎(chǔ)上，采用主、輔雙子載波交替通信的方法，實現(xiàn)了系統(tǒng)能夠工作在通信質(zhì)量最佳的子載波頻率下。主子載波通信質(zhì)量越差，系統(tǒng)越快地切換到通信質(zhì)量更好的子載波對應(yīng)的通信頻率下。當主子載波通信質(zhì)量最優(yōu)時，系統(tǒng)不進行頻率切換。

本文進一步的研究工作主要包括以下內(nèi)容。

a.統(tǒng)計相關(guān)參數(shù)，自適應(yīng)調(diào)整頻率刷新周期，可以做到根據(jù)電力線信道的變化自動調(diào)整刷新周期。

b.采用最優(yōu)子載波進行通信時，最大限度地減少輔子載波對通信成功率的影響?？紤]是否在一定的時間段內(nèi)，系統(tǒng)切換到最優(yōu)子載波時，采用單子載波通信，當單子載波不能滿足通信要求時，恢復(fù)雙子載波通信。

c.在滿足通信距離要求的前提下，當信道條件較好時，研究多載波通信方式的可行性及方法，以增加頻譜利用率。