低壓電力線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

誤碼率的最終結(jié)果體現(xiàn)在報(bào)文成功率欄中。從計(jì)算機(jī)發(fā)送到載波通信單元的報(bào)文格式是雙方提前約定好的，報(bào)文第一個(gè)字節(jié)用來(lái)約定幀頭，第二個(gè)字節(jié)用來(lái)約定使用的通信方式，第三個(gè)字節(jié)為約定要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)串的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度不包括停止字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)，在報(bào)文的最后加上停止字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)。
在設(shè)計(jì)好測(cè)試所需要的軟件和硬件部分后，將軟件和硬件部分連接起來(lái)，形成整體的測(cè)試系統(tǒng)。首先將隔離器連接在電力線上，從隔離器的輸出端連接出兩個(gè)點(diǎn)A和B，并分別連接載波通信單元A和載波通信單元B，再將載波通信單元A、B分別與計(jì)算機(jī)串口連接，設(shè)置串口參數(shù)，使其能夠通信。將衰減器連接到A、B載波通信單元之間，根據(jù)測(cè)試需要調(diào)整好衰減倍數(shù)。然后將噪聲信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)耦合裝置接到電力線上，設(shè)置好需要測(cè)試的噪聲干擾信號(hào)。測(cè)試硬件環(huán)境搭建完成之后，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行誤碼率測(cè)試軟件，根據(jù)測(cè)試的需要來(lái)設(shè)置所要發(fā)送的數(shù)據(jù)串的長(zhǎng)度和條數(shù)、時(shí)間間隔等參數(shù)，通過(guò)點(diǎn)擊自動(dòng)發(fā)送，計(jì)算機(jī)自動(dòng)按照生產(chǎn)的數(shù)據(jù)串依次向串口發(fā)送，在報(bào)文接收界面可以收到另一個(gè)串口接收到的返回的數(shù)據(jù)串。在發(fā)送和接收完畢后，根據(jù)所需要比較的功能來(lái)進(jìn)行誤碼率計(jì)算，可以得到此次通信的性能評(píng)分。
2 性能評(píng)價(jià)模型
在通信環(huán)境(噪音、衰減、阻抗、溫度等)一致、所傳輸數(shù)據(jù)串長(zhǎng)度相等、發(fā)送功率相同的情況下，電力線通信的誤碼率與通信速率相關(guān)。通常，低速率意味著高抗干擾、高穿透能力，從而表現(xiàn)為高成功率；而高速率往往意味著低成功率，但又可以通過(guò)多次重發(fā)提高成功率。所以，單純以通信成功率評(píng)價(jià)一個(gè)通信技術(shù)的性能顯然太片面，把時(shí)間因素考慮進(jìn)去會(huì)更合理一些。為此，本文建立成功率與通信速率的關(guān)系，將通信速率等效到1 kb/s下重新計(jì)算成功率，以便更合理地評(píng)價(jià)和對(duì)比各種電力線通信技術(shù)的性能。
假設(shè)某個(gè)電力線通信技術(shù)的誤碼率為p(成功率是 1－p)，其通信速率為 v(單位b/s)，則這種技術(shù)下重復(fù)發(fā)送 v/1 000遍便可等效到1 kb/s的通信速率，此時(shí)的成功率為：

式(1)便是本文的評(píng)價(jià)模型，Q為一個(gè)[0，1]之間的數(shù)值，它是通信速率轉(zhuǎn)換為1 kb/s后的成功率。為了方便測(cè)試，將該數(shù)值放大100倍，得到技術(shù)測(cè)試得分E＝100 Q，從技術(shù)測(cè)試得分上的高低便可以客觀地評(píng)價(jià)通信性能的優(yōu)劣。
式(1)所建立的評(píng)價(jià)模型可以用于碼元級(jí)性能評(píng)價(jià)，也可用于報(bào)文級(jí)性能評(píng)價(jià)， 取決于p是取碼元級(jí)誤碼率還是報(bào)文級(jí)誤碼率。通常，在研發(fā)過(guò)程中注重碼元級(jí)誤碼率，在實(shí)際應(yīng)用中強(qiáng)調(diào)的是報(bào)文級(jí)誤碼率。
3 測(cè)試實(shí)例
本文對(duì)東軟載波科技股份有限公司的第3代電力線載波通信單元進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。通過(guò)調(diào)節(jié)衰減器的衰減倍數(shù)來(lái)測(cè)試其通信性能的變化。表1、表2分別為幅度衰減倍數(shù)為0 dB和50 dB時(shí)測(cè)試的通信性能。
由此可以看出，表1中，測(cè)試1、2情況下，兩個(gè)載波通信模塊之間沒(méi)有幅度上的衰減，二者的通信成功率都是100%，所以此時(shí)技術(shù)測(cè)試得分都是滿分，到達(dá)了模塊的最佳通信性能。
表2中，測(cè)試3、4情況下，兩個(gè)載波通信單元之間加入了50 dB的幅度上的衰減的時(shí)候，也就是說(shuō)兩個(gè)單
元之間的通信的信號(hào)幅度衰減了105倍，測(cè)試3中的通信成功率雖然比測(cè)試4的高很多，但是其有效通信速率比測(cè)試4的低很多，根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的整體評(píng)價(jià)，測(cè)試3的總體得分不如測(cè)試4的整體得分高。從而更進(jìn)一步地驗(yàn)證了測(cè)試系統(tǒng)在通信性能上測(cè)試的公平性、靈活性。
本文中設(shè)計(jì)的電力線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信性能測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試原理簡(jiǎn)單，測(cè)試環(huán)境搭建方便，測(cè)試軟件使用簡(jiǎn)單靈活，通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看到，此測(cè)試系統(tǒng)可以很直觀、公平地比較出載波通信單元的通信性能，為整體通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、性能的改進(jìn)提供了一定的數(shù)據(jù)指導(dǎo)。