G3-PLC之強健接收端實作使用 TI DSP 開發板模組｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	李承恩 CHENG-EN LI
論文名稱：	G3-PLC之強健接收端實作使用 TI DSP 開發板模組 Implementation of Robust Receiver for G3-PLC using TI DSP Development Kit
指導教授：	曾德峰 Der-Feng Tseng
口試委員:	韓永祥 Yunghsiang S. Han 陳永芳 none 張立中 Li-Chung Chang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電資學院 - 電機工程系 Department of Electrical Engineering
論文出版年：	2014
畢業學年度：	103
語文別：	中文
論文頁數：	118
中文關鍵詞：	窄頻電力線通訊、數位訊號處理、多速率信號處理
外文關鍵詞：	(NB-PLC)narrow band power line communication, DSP(Digital signal processing), multi-rate signal processing
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因應石油銳減所引發的節能概念，智慧電網已受到廣大的注意。本論文所研究之內容為實現可靠性的智慧電網中實體層之間的信號傳遞機制。尤其採用NB-PLC標準中之G3-PLC，亦是此研究之重點。訊號產生與回復部分使用兩臺德州儀器公司所製造之數位訊號處理器(DSPs)，透過使用TI 6416開發板模組所形成之數據機，以及採用G3-PLC標準，使本研究可以更加適切地選擇取樣頻率;另外，為訊號傳送與擷取使用多速率信號的處理架構，可解決DSP所帶來的限制。進一步地，為有效率的解決因NB-PLC脈衝雜訊所引起的效能低落問題，事先發展之演算法亦在實作中使用，並測試其在真實環境下的發展可能性。此外，為促進電力線上的訊號傳輸，在實驗中建置兩個自行設計之耦合器，並依照G3-PLC裡的規範操作頻率範圍進行測試。模擬及實作結果皆在本研究中揭示，以用來證明所提出的G3-PLC測試平台。

Smart Grid has attracted considerable attention largely thanks to the essence of energy saving to counter a rapid decline of fossil fuel resources. Narrowband power line communications (NB-PLC), an enabler for quality-assured signaling delivery among entities within Smart Grid, is studied in this thesis. In particular, the implementation of a popularly adopted NB-PLC standard, namely G3-PLC, is the primary focus of this study. Two Texas Instruments’ Digital Signal Processors (DSPs) are used for signal generation and recovery; with TI 6416 development kits serving as a modem, an adaption to the G3-PLC standard prompts this study to properly select the sampling rate accordingly; and implementing a multi-rate processing framework for signal transmission and acquisition efficiently meets the limitations imposed by the DSP. Furthermore, a previously developed algorithm to effectively overcome the performance degradation caused by strong impulse noise in NB-PLC is implemented to demonstrate its feasibility in the real world. Besides, to facilitate signal delivery on power lines, two self-designed couplers are built and subsequently tested in compliance with the operating frequency range specified in the G3-PLC. Both simulation and experimental results are carried out in this study to justify the proposed implementation platform for the G3-PLC.

第1章	緒論	1
1	研究背景	1
2	研究目的	1
3	章節概述	2
第2章	介紹G3-PLC系統及脈衝雜訊模型	3
1	G3-PLC系統	3
1.1	G3-PLC系統架構	3
1.2	G3-PLC前向錯誤更正碼(Forward Error Correction, FEC)	5
1.3	G3-PLC OFDM 調變與解調	17
1.4	多速率信號處理的多重相位架構演算法	26
2	脈衝雜訊模型	32
2.1	AWAN脈衝雜訊模型	32
2.2	BG脈衝雜訊模型	33
2.3	AWAN脈衝雜訊和BG脈衝雜訊比較	33
第3章	效能補償技術	35
1	時間同步平行化處理演算法實現	35
1.1	時間同步平行演算法操作	36
2	通道估測(Channel Estimation)	38
3	軟式裁剪器(Soft Clipping)的使用	41
3.1	軟式裁剪器臨界值之選取	41
第4章	系統模擬	43
1	使用軟式裁剪器成效分析在G3-PLC系統(QPSK)	43
1.1	使用軟式裁剪器在BG(p=0.02，Φ=100、20)	43
1.2	掃描軟式裁剪器參數值在BG(p=0.02，Φ=100、20)	45
1.3	軟式裁剪器使用最佳參數值在BG(p=0.02，Φ=100、20)	46
1.4	使用軟式裁剪器在BG(p=0.1，Φ=100、20)	47
1.5	掃描軟式裁剪器參數值在BG (p=0.1，Φ=100、20)	49
1.6	軟式裁剪器使用最佳參數值在BG(p=0.1，Φ=100、20)	50
1.7	使用軟式裁剪器在AWAN(A=0.02，Γ=0.01)	51
1.8	掃描軟式裁剪器參數值在AWAN(A=0.02，Γ=0.01)	51
1.9	軟式裁剪器使用最佳參數值在AWAN(A=0.02，Γ=0.01)	52
1.10	使用軟式裁剪器在AWAN(A=0.01，Γ=0.05)	53
1.11	掃描軟式裁剪器參數值在AWAN(A=0.01，Γ=0.05)	53
1.12	軟式裁剪器使用最佳參數值在AWAN(A=0.01，Γ=0.05)	54
1.13	使用軟式裁剪器在AWAN(A=0.1，Γ=0.1)	55
1.14	掃描軟式裁剪器參數值在AWAN(A=0.1，Γ=0.1)	55
1.15	軟式裁剪器使用最佳參數值在AWAN(A=0.1，Γ=0.1)	56
2	使用軟式裁剪器成效分析在G3-PLC系統(DQPSK)	57
2.1	使用軟式裁剪器在BG(p=0.02，Φ=100、20)	57
2.2	掃描軟式裁剪器參數值在BG(p=0.02，Φ=100、20)	58
2.3	軟式裁剪器使用最佳參數值在BG(p=0.02，Φ=100、20)	59
2.4	使用軟式裁剪器在BG(p=0.1，Φ=100、20)	60
2.5	掃描軟式裁剪器參數值在BG(p=0.1，Φ=100、20)	61
2.6	軟式裁剪器使用最佳參數值在BG(p=0.1，Φ=100、20)	62
2.7	使用軟式裁剪器在AWAN(A=0.02，Γ=0.01)	63
2.8	掃描軟式裁剪器參數值在AWAN(A=0.02，Γ=0.01)	64
2.9	軟式裁剪器使用最佳參數值在AWAN(A=0.02，Γ=0.01)	65
2.10	使用軟式裁剪器在AWAN(A=0.01，Γ=0.05)	65
2.11	掃描軟式裁剪器參數值在AWAN(A=0.01，Γ=0.05)	66
2.12	軟式裁剪器使用最佳參數值在AWAN(A=0.01，Γ=0.05)	67
2.13	使用軟式裁剪器在AWAN(A=0.1，Γ=0.1)	67
2.14	掃描軟式裁剪器參數值在AWAN(A=0.1，Γ=0.1)	68
2.15	軟式裁剪器使用最佳參數值在AWAN(A=0.1，Γ=0.1)	69
3	模擬軟式裁剪器應用於G3-PLC系統實際情況分析	70
3.1	使用軟式和硬式裁剪器在BG通道下分析	70
3.2	使用軟式和硬式裁剪器在AWAN通道下分析	71
第5章	電力線收發模組實作	73
1	硬體功能介紹	73
1.1	C6416數位信號處理器軟硬體開發平台	73
1.2	ADC / DAC 子卡	76
1.3	耦合器電路	77
2	G3-PLC系統實作與建置	79
2.1	傳送端建置	79
2.2	接收端建置	81
第6章	系統實測	84
1	理想通道環境下的系統實測	84
2	通道估測系統實測	87
3	G3-PLC系統加入軟式裁剪器實測	88
3.1	硬式裁剪器在BG( =0.1， =100)通道下結果	88
3.2	硬式裁剪器在AWAN(A=0.01，Γ=0.05)通道下結果	90
3.3	硬式裁剪器在AWAN(A=0.02，Γ=0.01)通道下結果	92
3.4	軟式裁剪器在BG( =0.1， =100)通道下結果	94
3.5	軟式裁剪器在AWAN(A=0.01，Γ=0.05)通道下結果	99
3.6	軟式裁剪器在AWAN(A=0.02，Γ=0.01)通道下結果	103
4	實際通道環境下加入電器負載的系統實測	107
4.1	加入鎢絲燈泡作為電器負載的系統實測	107
4.2	加入省電燈泡作為電器負載的系統實測	109
4.3	加入LED燈泡作為電器負載的系統實測	111
4.4	加入小電風扇作為電器負載的系統實測	112
4.5	系統加入軟式裁剪器經由電器負載計算錯誤位元數	114
第7章	結論與未來研究方向	115
1	結論	115
2	未來研究方向	115

                                

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全文公開日期 2019/11/04 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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