Разработка и реализация алгоритмов обработки сигналов для устройств передачи данных по силовой электрической сети

• Автор: Киреев, Константин Александрович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1. Низковольтная электрическая сеть как среда передачи информации. Обзор существующих систем передачи информации по электрической сети
1.1. Структура низковольтной электрической сети 0,4 кВ
1.2. Полное сопротивление электрической сети в диапазоне частот
1.3. Шумы и помехи
1.4. Краткий обзор существующих систем передачи информации по силовой сети
1.5. Пути дальнейшего развития технологии передачи данных по электрической сети низкого напряжения
2. Коммуникационный сигнал устройства передачи данных по электрической сети
2.1. Модель системы передачи информации по электрической сети
2.2. Помехоустойчивость приемного устройства
2.3. Выбор коммуникационного сигнала
2.4. Заключение
3. Приемное устройство устройства приемопередачи данных по силовой электрической сети
3.1. Блок-схема приемного устройства
3.2. Модель устройства приемопередачи данных по электрической сети и его физическая реализация
3.3. Вероятность ошибочного приема бита информации
3.4. Заключение
4. Расчет широкополосных реактивных цепей согласования без потерь для приемо-передающих устройств, использующих электрическую сеть для передачи данных
4.1. Общие принципы

4.2. Традиционная методика синтеза широкополосных согласующих цепей
без потерь, обладающих частотно-избирательными свойствами
4.3. Квази-баттервортовские цепи согласования
4.4. Частотные свойства квази-баттервортовской цепи согласования без потерь
4.5. Методика расчета квази-баттервортовской реактивной трансформирующей цепи согласования
4.6. Специфика расчета цепи согласования для применения в устройствах приемопередачи данных по силовой электрической сети
4.7. Заключение
5. Исследование свойств комплексных цифровых фильтров
5.1. Основные понятия и термины
5.2. Методика проектирования комплексных цифровых фильтров, близких по свойствам к аналитическим
5.3. Свойства комплексных фильтров с БИХ
5.4. Свойства комплексных фильтров с КИХ
5.5. Свойства комплексных фильтров без операции умножения
5.6. Комплексные фильтры-дециматоры без операции умножения
5.7. Комплексный фильтр без операции умножения третьего порядка для устройств приемопередачи данных по силовой электрической сети
5.8. Заключение
Заключение
Приложение 1. Стандарты, устанавливающие нормы в области передачи
данных по электрической сети
Публикации по теме диссертационной работы
Литература

Диссертационная работа посвящена разработке и реализации алгоритмов обработки коммуникационного сигнала для устройств передачи данных по силовой электрической сети. Силовая электрическая сеть представляет собой универсальную проводную систему, имеющуюся в каждом служебном и жилом помещении. Именно ее повсеместное распространение делает электрическую сеть привлекательной средой для передачи информации, поскольку не требуется прокладывать дополнительные проводные коммуникации.
Использование электрической сети для передачи управляющей и телеметрической информации имеет длительную историю. Первый патент на использование передачи данных по электрической сети для удаленного контроля потребления электроэнергии предложен еще в 1838 году в Великобритании. В 1905 г. первый аналогичный патент зарегистрирован в США, а в 1913 известно появился первый коммерческий продукт на базе этой технологии. Первый коммерчески успешный проект под названием Х-10 появился на рынке в середине 70-х годов двадцатого столетия [12].
В течение последней четверти XX века свойства электрической сети как коммуникационной среды были хорошо изучены. Например, широко известны работы исследователей Малака и Энгстрома [27], О’Нила [29], Винеса и Труссела [28], Достерта и Циммермана [33], [34]. В них были раскрыты частотные и шумовые свойства электрической сети, и эффекты, затрудняющие передачу коммуникационного сигнала. Известны работы российских ученых, например, А.И. Кочеткова [123]. На основе данных исследований целый ряд крупных компаний-производителей элементной базы, таких как Philips, National Semiconductor, Echelon, Intellon разработали и наладили серийный выпуск электронных компонентов, предназначенных для производства устройств передачи данных по электрической сети. В России такие электронные компоненты выпускаются ОАО «Ангстрем». Технология передачи данных стала массовой, что потребовало разработки и

/,(/)= |со8(0,.г + 2л-^П(,г)со8[й)1.(Г -^ + г)]й? г (2.39)

/2(/)= |8т(^1.г + 2л-/лтст)соз[01.(Г -/ +г)]й?г. (2.40)

получим
Г, ,пс{{) = Ь^)‘^{-Чпс)+Ш-^(-^Ф1пс). (2.41)
Интегралы, входящие в (2.39) и (2.40) вычисляются аналитически.
Выражение (2.41) аналогично по своему смыслу проекции некоторого вектора а с координатами (/,; /2) в двумерном пространстве на некоторый вектор Ь единичной длины, расположенный под углом -фтс к оси абсцисс Рис. 21.
Рис. 21. Проекция вектора а на вектор Ь в двумерном пространстве.
Очевидно, что проекция вектора а на вектор Ь максимальна в том случае, когда вектор а также расположен под углом -фіпс к оси абсцисс, и вектора совпадают по направлению. В этом случае скалярное произведение векторов (т.е. проекция) имеет максимальную величину, равную длине вектора а:
кьтт=Ф? + 12- (2.42)
На базе этой геометрической аналогии можно сделать вывод, что при наихудшем фазовом сдвиге, вносимым аналоговыми цепями приемного устройства, отклик в канале / от сигнала в канале / + 1 описывается выражением
>!*„(')=Ф.(')!+/2(4- р-«)
I <