Page 44 - 网络电信2016第12期

解决方案

基于宽带电力线载波通信的信道相关性研究

张方园 王毅 温慧安 通信与信息工程学院

研究电力线信道的MIMO通信系统
中子信道之间的相关性具有重要意
义，以此提出了电力线信道的MIMO系
统模型，并在此模型的基础上提出子
信道之间的相关性，给出电力线信道
MIMO模型信道之间相关系数的CDF曲
线，并推导出相关信道模型。

引言 (1)

电力线载波通信(PLC)是指利用已有的电力网和能量管理 其中 代表频率为f时第m个发送端和第n个接收端之间
系统进行传输数据、话音、图像等多媒体信息的一种通信方式
[1]，借助于已有的电力线网络架构，PLC技术被认为是解决信息 的复信道系数。
高速公路“最后一公里”问题的有效方案，在全世界范围内受
到广泛重视。然而电力线网络并非专门用于数据通信，其网络 而对于PLC系统的MIMO信号传输的思想是家庭输电线都是包
拓扑结构和物理介质都不同于常规的通信传输介质，噪声干扰
和信道的时变特性也严重影响了系统的可靠性。实际上，PLC 络3根线缆：相线（P）、中线（N）和地线（PE）。
信道受带宽限制，多路信号的同时传输都受到抑制。
在PLC系统中，为了利用电力线装置传输数据，任意两根
多输入多输出(MIMO) 技术能在不增加带宽的情况下成倍提
高通行系统的容量和频谱利用率[2]，因此广泛被无线通信标准 线之间都可以进行信号传输，传统的PLC通信使用P线和N线来发
所采用，如802.11n和3G长期演进项目。将MIMO技术引入到PLC
系统，有明显高于单输入单输出(SISO)系统的数据传输速率和 送和接收信号，组成了单输入单输出（SISO）系统。如果未使
系统容量。电力线载波应用联盟已经将MIMO技术作为下一代PLC
设备的关键技术。 用的PE线也得到利用，那么使用任意两根线都可以传输信号，

通过对MIMO系统的信道容量和不同特征环境信道的研究发 这样多根线之间进行数据传输就可以形成MIMO系统。图1给出了
现，MIMO技术能够成倍增加室内电力线信道容量。目前，MIMO
技术在电力通信中应用，主要体现在将三相电缆当作天线阵 MIMO-PLC系统，包括传输端调制解调器，接收端调制解调器和
子，通过天线选择算法和空时编码技术的应用，实现了电力线
上的多输入多输出[3]。然而，在电力线信道MIMO 系统中，由于 三根信号线。根据基尔霍夫定理，在电力线装置中闭合回路的
每个线缆的电磁、电感效应，以及脉冲噪声的影响，子信道之
间会存在一定程度上的相关性，这样就会使系统性能，如：误 总电压为0，因此，第三根导线经常独立于另外两根，不用来传
码率、系统容量等性能有所下降。所以在电力线信道的MIMO系
统的基础上分析信道的相关性也显得尤为重要，进而推导出相 送信号，这样就形成了3×3的MIMO-PLC系统，PLC的MIMO模型的
关信道模型，为以后相关信道的研究奠定理论基础。
优势在文献[4-5]中都有描述。

图1 PLC信道的MIMO模型

二、PLC信道的MIMO系统模型 文献[6]提出一种基于多径传输的SISO-PLC信道模型，并在

MIMO通信系统就是使用多个发送和接收天线来形成一个多
输入多输出的系统进行信息的传送和接收，可以通过不同的分
集合并技术来提高系统性能。MIMO系统包括M个输入点和N个接
收点，信道矩阵H(f)可以写为：

66 网络电信 二零一六年七月