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g3-plc技术实现电动车充电智能化

电子技术应用 2012年第7期38卷 9-11,15页

作者： Scot Robertson Jim LeClare Maxim公司

剖析了电动车(EV)与电动车供电设备(EVSE)之间可靠通信所需的标准要求。详细论述了高可靠性g3-plc方案应用于电动车智能充电系统的优势。数据表明,g3-plc系统完全满足汽车和电力行业的通信标准,是最佳的低频通信方案。

关键词： plc g3-plc EV PHEV

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g3-plc系统通信可靠性优化研究及实现

G3-PLC系统通信可靠性优化研究及实现

作者：周宇西安工业大学

学位级别：硕士

g3-plc是电力线载波通信（Power Line Communication,plc）常用的国际标准。由于国内电力网络环境复杂,通信信道存在噪声干扰严重和信号衰减明显等问题,降低了g3-plc系统的通信可靠性。为提高g3-plc系统的信道适应能力,在对其物理层传... 详细信息

g3-plc是电力线载波通信（Power Line Communication,plc）常用的国际标准。由于国内电力网络环境复杂,通信信道存在噪声干扰严重和信号衰减明显等问题,降低了g3-plc系统的通信可靠性。为提高g3-plc系统的信道适应能力,在对其物理层传输模型研究的基础上,通过纠错编码和物理层信号滤波相结合的方式优化通信可靠性,完成了算法的设计并实现了一套具有较高通信可靠性的g3-plc系统。论文首先介绍了 g3-plc的物理层模型,研究了物理层核心的正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）调制方法的原理,对通信误码率性能进行了分析。在此基础上,结合电力线信道的干扰特性,为降低g3-plc系统的误码率,论文采用里得-所罗门（Reed Solomon,RS）编码和卷积编码相结合的方式进行信息的纠错处理,介绍了纠错方法的原理和实现方式,对误码率性能进行了仿真和分析。结合OFDM信号及电力线噪声的循环平稳特征,为进一步提高系统的抗噪性能,依据循环平稳理论设计了循环维纳滤波算法,以物理层信号滤波的方式进一步提高传输的可靠性,并对滤波算法的去噪性能进行了分析。在理论研究基础上,根据实际需求,选择STM32H743作为核心处理单元,设计了 g3-plc系统的实现方案,搭建了硬件平台并完成了相关算法的实现。所设计的g3-plc系统分为发送模块和接收模块两部分,通过耦合单元连接到电力线路,发送模块主要对待传输数据进行编码和调制,接收模块主要对接收信号进行符号同步、最优滤波、解调和译码。所设计的通信可靠性优化方法基于实际搭建的电力线通信实验平台进行了可靠性测试和系统功能测试。结果表明,论文所提出的RS编码、卷积码和最优滤波相结合的方法,可大幅优化g3-plc系统的通信可靠性,系统工作稳定,相比未优化的g3-plc系统,误码率在10-3时获得20dB左右的性能提升;信噪比在-10dB时,系统误码率可达10-4量级。

关键词： g3-plc 正交频分复用 RS编码卷积编码循环维纳滤波

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g3-plc物理层发射机的FPgA实现

G3-PLC物理层发射机的FPGA实现

作者：冯恒西安电子科技大学

学位级别：硕士

电力线通信技术是在现有的电力电缆上传输信息的一种方案。因构建通信网络无需新的支出以及可以方便的实现即插即用的特点受到越来越多的关注。在相关的协议当中,g3-plc是在CENELEC所规定的电力线通信频段范围实现的窄带电力线通信标准... 详细信息

电力线通信技术是在现有的电力电缆上传输信息的一种方案。因构建通信网络无需新的支出以及可以方便的实现即插即用的特点受到越来越多的关注。在相关的协议当中,g3-plc是在CENELEC所规定的电力线通信频段范围实现的窄带电力线通信标准,旨在实现智能抄表和智能家居、智能楼宇等使得电力生态系统健康发展的技术。该协议利用OFDM技术和前向纠错编码来克服电力线信道的突发噪声和频率选择性衰落,它使用子载波映射代替了上变频过程,为电力线通信在智能电网方面的应用提供了完美的解决方案。本文首先介绍了电力线信道的特性与建模,分析了噪声的组成和频率选择性衰落的表现以及应对方法,根据信道的特性提出了调制方案和差错处理的方案;然后介绍了g3-plc协议的各个部分：包括帧结构、加扰、编码、交织、调制、OFDM符号生成、加窗等,和相应的具体算法以及MATLAB的仿真实现;然后用Verilog语言对各个模块进行设计与仿真;最后进行原理图设计和芯片选型以完成硬件实现。其中,硬件实现部分包括数字和模拟两个部分：数字部分均用Verilog编程在FPgA中实现,模拟部分用AD9857完成数模转换并用OPA2613增强驱动能力,从而适合在电力线上传输。文章的最后对本文做的工作进行了总结和展望,提出了论文的应用和扩展方向,同时也有不足之处和需要完善的方面,为今后的研究确定了方向。

关键词： g3-plc OFDM 前向纠错编码 FPgA 电力线通信

电力线载波通信标准 PRIME 和 g3- plc 的研究

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电测与仪表 2014年第13期51卷 37-41页

作者：尹建丰丁文伯魏华义朱德省蔡宇高镇江苏林洋电子股份有限公司江苏启东226200 清华大学电子工程系数字电视中心北京 100084

电力线载波(plc)通信是电力系统特有的基本通信方式。通过对当今世界上基于OFDM的两种载波通信标准PRIME和g3-plc进行研究,主要分析了二者物理层的处理过程,并比较了其异同点,进而对两个标准的通信性能进行了对比。最后,对符合两个标准... 详细信息

电力线载波(plc)通信是电力系统特有的基本通信方式。通过对当今世界上基于OFDM的两种载波通信标准PRIME和g3-plc进行研究,主要分析了二者物理层的处理过程,并比较了其异同点,进而对两个标准的通信性能进行了对比。最后,对符合两个标准的载波方案进行了实际测试,并得出了实验结果。对不同电力线环境下载波标准的选取具有一定的参考意义。

关键词：电力线载波通信 OFDM PRIME g3-plc

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小波提升算法在g3-plc中的应用研究

小波提升算法在G3-PLC中的应用研究

作者：刘艳西安工业大学

学位级别：硕士

g3-plc(g3-Power Line Communication)是电力线通信的国际标准,其物理层信号传输模型以基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)为基础。由于OFDM对正交性及同步性要求严格,复杂信道环境下难以保证可靠性,且存在峰均比高、效率低等问题。为此,论文提出基于提升小波变换(Lifting Wavelet Transform,LWT)的OFDM,并将其应用于g3-plc物理层信号传输模型。通过提升小波变换减小复杂信道环境下g3-plc系统的子载波间干扰,提高可靠性,降低系统峰均比,并通过合理减少循环前缀及整数小波变换优化传输及实现效率。论文首先分析了 g3-plc的信号传输模型和OFDM的核心技术原理。针对FFT-OFDM应用于g3-plc中的性能缺陷,在小波提升算法基本思想、小波基函数的选择进行分析研究的基础上,用LWT代替FFT,建立起LWT-OFDM系统,利用提升小波变换良好的尺度和平移正交特性,改善系统通信可靠性并降低峰均比。然后,以LWT-OFDM为核心设计g3-plc信号传输模型和帧结构,并搭建性能分析与仿真平台。在高斯、多径及实测电力线信道环境下,从提升小波基、提升小波分解层数等方面仿真分析了通信系统的误码率和峰均比性能。通过对haar,db8,sym8和bior6.8四种不同小波基性能的对比与分析,选出适合于系统的sym8小波基。利用sym8正交小波基进行模型优化设计,提高系统可靠性,并通过整数小波变换提高传输效率。最后,利用选择性映射(Selecting Mapping,SLM)和限幅滤波的有效结合,降低系统峰均比。论文所形成的g3-plc系统模型在实测电力线信道环境下进行了性能仿真及分析,结果表明:相比标准的基于FFT-OFDM的g3-plc系统,在误码率为10-3量级时,性能有5dB左右提升,峰均比由11dB降低至6.5dB,通信效率由40%提高至58%,通信性能得到明显提高;整数化处理后的基于LWT-OFDM的g3-plc系统在误码率为10-3量级时,性能虽有0.5dB的下降,但实现效率得到进一步提升。

关键词：电力线通信 g3-plc 正交频分复用提升小波变换通信效率峰均比

基于g3-plc前向纠错编解码的FPgA设计与实现

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基于G3-PLC前向纠错编解码的FPGA设计与实现

作者：黄增先福州大学

学位级别：硕士

近年来,在物联网技术浪潮的推动下,智能家居应用越来越受到人们的关注。电力载波通信是指在现有的电力线网络上实现数据传输的一种通信技术,这种技术具有成本低、覆盖面广、无需重新布线等一系列优点,已成为智能家居应用的有效解决方案... 详细信息

近年来,在物联网技术浪潮的推动下,智能家居应用越来越受到人们的关注。电力载波通信是指在现有的电力线网络上实现数据传输的一种通信技术,这种技术具有成本低、覆盖面广、无需重新布线等一系列优点,已成为智能家居应用的有效解决方案之一。但是由于电力线信道条件恶劣,存在多种干扰,使得数据在电力线上传输误码率较大,通信的可靠性受到威胁。因此,为了满足高速率高可靠性的通信要求,通信标准的选择就显得尤为重要。g3-plc是g3联盟于2009年推出的窄带电力载波通信标准,它将前向纠错编码技术与正交频分复用技术相结合,实现了电力线上数据高速、可靠的传输。本文正是以g3-plc电力载波通信标准为基础,对其前向纠错编解码部分进行了 FPgA设计与实现。文章首先简要地介绍了 g3-plc物理层的特性、帧结构以及系统的整体架构。之后对g3-plc系统中的编解码算法及其实现进行了深入的分析与研究。在有限域乘法器中,提出了一种查表法来实现有限域乘法与除法运算,与传统设计方法相比,具有运算速度快、结构简单的优点。在RS解码器中,优化了伯利坎普-梅西迭代算法,使之能够快速确定修正项。在维特比解码器中,针对传统并行结构存在的缺点,设计了一种部分并行的结构。该结构通过对路径度量值的有效分配,简化了路径度量值的存储与读取逻辑,并且可以通过配置蝶形处理单元的复用次数来实现面积与速度间的有效折中。在交织编解码中,针对交织算法不易于硬件实现的问题,设计了一种静态交织器。该交织器可以通过配置不同的交织表来实现交织与解交织。接着用Verilog硬件描述语言对整个编解码系统进行了FPgA设计,并用NC-Verilog Simulator对设计进行仿真,相应的时序仿真结果图表明系统能够对错误进行纠正。最后以FPgA为硬件平台,结合Vivado软件对整个编解码的数字设计进行了硬件实现,并通过电力线进行上线测试,测试结果表明在实验室环境下本设计能够在电力线上进行数据的可靠传输。

关键词： g3-plc 前向纠错码 RS码维特比解码 FPgA

基于g3-plc标准的低压电力线通信系统的FPgA实现

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基于G3-PLC标准的低压电力线通信系统的FPGA实现

作者：罗超贵州大学

学位级别：硕士

低压电力线通信系统具有成本低、分布广、接入简单等特点,在电力信息传输网络中有极其重要的应用前景,是近年来学者研究的主要问题。g3-plc标准能够实现数据信息高效且稳定的传输,利用FPgA(Field Programmable gate Array)设计灵活,开... 详细信息

低压电力线通信系统具有成本低、分布广、接入简单等特点,在电力信息传输网络中有极其重要的应用前景,是近年来学者研究的主要问题。g3-plc标准能够实现数据信息高效且稳定的传输,利用FPgA(Field Programmable gate Array)设计灵活,开发周期短以及特有的并行处理方式等特点实现低压电力线通信,能够有效的提高算法效率和传输速率,解决现有系统集成度低、扩展性差、价格昂贵等问题。论文研究分析了低压电力线信道的传输特性,着重阐述了低压电力线信道的阻抗特性、多径衰落特性和环境噪声,根据其信道特性建立了低压电力线信道模型,并依据g3-PL标准的相关规定确定本系统的结构组成和设计目标参数。然后利用Altera FPgA平台实现OFDM调制解调,在Quartus II开发环境下利用Verilog语言进行了程序设计及时序和仿真验证,使用SignalTap II逻辑分析仪捕获OFDM系统实时信号,验证了调制解调模块设计的正确性和有效性。论文分析了电力线耦合模块的设计要求和技术指标,使用TI公司的AFE031芯片设计了系统的外围电路,包括模拟前端电路和耦合变压器设计,同时在simulink平台下对设计电路进行仿真。仿真结果表明所设计的电路满足系统的要求,为后续在电力线中实际通信和测试提供了平台。

关键词：电力线通信正交频分复用 g3-plc FPgA 模拟前端

基于g3-plc的电力线通信接收机的设计与实现

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基于G3-PLC的电力线通信接收机的设计与实现

作者：李树青西安电子科技大学

学位级别：硕士

在以智能和互联为代表的新的信息革命浪潮的推动下,智能电网、智能家居等技术蓬勃发展。电力线通信以其分布广、渗透力强、成本低廉、部署方便等优点受到广泛青睐,扮演着越来越重要的角色。在这种背景下提出的g3-plc是目前最新的窄带电... 详细信息

在以智能和互联为代表的新的信息革命浪潮的推动下,智能电网、智能家居等技术蓬勃发展。电力线通信以其分布广、渗透力强、成本低廉、部署方便等优点受到广泛青睐,扮演着越来越重要的角色。在这种背景下提出的g3-plc是目前最新的窄带电力线通信标准,它针对低速率、高可靠性要求的应用场合,以正交频分复用(OFDM)技术为基础实现电力线数字信息传输,并级联了多种前向纠错码和复合的交织技术,被广泛认为是当今智能电网界最安全可靠和最具成本效益的通信模式。本文首先阐述了电力线通信的概念,分析了该通信方式的优缺点,介绍了电力线通信当前的应用领域和发展方向,以及该技术的研究现状,针对当前存在的电力线通信标准进行了比较和分析并对g3-plc标准的背景、技术和主要优势进行了阐述。随后本文深入研究了电力线信道和噪声建模的常用方法,对信道传输特性和脉冲噪声进行了建模,并且对模型参数的统计特性进行了分析,提出了设计适用于电力线信道的接收机的技术关键点。并以此为基础,结合g3-plc标准物理层协议,对该系统接收机设计中的关键技术进行分析,并提出相应的解决方案。接着本文进行了算法设计和仿真,并编写出接收机模块基于MATLAB的仿真程序,对算法的性能和结果进行相应的分析,从而验证了系统整体算法。最后设计了接收机的硬件平台,并采用Verilog语言实现了接收机模块。

关键词：电力线通信 g3-plc 正交频分复用

g3-plc技术在用电信息采集中的应用研究

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江西电力 2017年第2期41卷 5-8页

作者：刘水龚雪丽吴田王英周煦光国网江西省电力公司电力科学研究院江西南昌330096 国网南昌市新建区供电公司江西南昌330100

目前用电信息采集系统本地通讯使用的载波模块基本都采用窄带载波技术,窄带载波在通讯中还存在一些难以逾越的瓶颈,比如易受配电网结构、用电环境、噪声干扰等因数的影响,在边远山区由于住户分散,电表之间距离较远,载波信号会因无电表... 详细信息

目前用电信息采集系统本地通讯使用的载波模块基本都采用窄带载波技术,窄带载波在通讯中还存在一些难以逾越的瓶颈,比如易受配电网结构、用电环境、噪声干扰等因数的影响,在边远山区由于住户分散,电表之间距离较远,载波信号会因无电表中继而衰竭,造成一些地区采集成功率偏低。本文介绍一种基于正交频分复用调制OFDM、以IP包方式进行传输的g3-plc技术,g3-plc具有可靠的工作模式、高效的信道编码技术以及强大的纠错机制,能从本质上解决这些问题。

关键词：用电信息采集 g3-plc 正交频分复用调制自愈能力

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