低壓電力線通信點(diǎn)對點(diǎn)通信性能測試系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
誤碼率的最終結(jié)果體現(xiàn)在報文成功率欄中。從計算機(jī)發(fā)送到載波通信單元的報文格式是雙方提前約定好的,報文第一個字節(jié)用來約定幀頭,第二個字節(jié)用來約定使用的通信方式,第三個字節(jié)為約定要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)串的長度,長度不包括停止字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié),在報文的最后加上停止字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)。
在設(shè)計好測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,形成整體的測試系統(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)測試需要調(diào)整好衰減倍數(shù)。然后將噪聲信號發(fā)生器和信號耦合裝置接到電力線上,設(shè)置好需要測試的噪聲干擾信號。測試硬件環(huán)境搭建完成之后,在計算機(jī)上運(yùn)行誤碼率測試軟件,根據(jù)測試的需要來設(shè)置所要發(fā)送的數(shù)據(jù)串的長度和條數(shù)、時間間隔等參數(shù),通過點(diǎn)擊自動發(fā)送,計算機(jī)自動按照生產(chǎn)的數(shù)據(jù)串依次向串口發(fā)送,在報文接收界面可以收到另一個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進(jìn)行誤碼率計算,可以得到此次通信的性能評分。
2 性能評價模型
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,但又可以通過多次重發(fā)提高成功率。所以,單純以通信成功率評價一個通信技術(shù)的性能顯然太片面,把時間因素考慮進(jìn)去會更合理一些。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下重新計算成功率,以便更合理地評價和對比各種電力線通信技術(shù)的性能。
假設(shè)某個電力線通信技術(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,此時的成功率為:
式(1)便是本文的評價模型,Q為一個[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。為了方便測試,將該數(shù)值放大100倍,得到技術(shù)測試得分E=100 Q,從技術(shù)測試得分上的高低便可以客觀地評價通信性能的優(yōu)劣。
式(1)所建立的評價模型可以用于碼元級性能評價,也可用于報文級性能評價, 取決于p是取碼元級誤碼率還是報文級誤碼率。通常,在研發(fā)過程中注重碼元級誤碼率,在實(shí)際應(yīng)用中強(qiáng)調(diào)的是報文級誤碼率。
3 測試實(shí)例
本文對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)際測試。通過調(diào)節(jié)衰減器的衰減倍數(shù)來測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時測試的通信性能。
由此可以看出,表1中,測試1、2情況下,兩個載波通信模塊之間沒有幅度上的衰減,二者的通信成功率都是100%,所以此時技術(shù)測試得分都是滿分,到達(dá)了模塊的最佳通信性能。
表2中,測試3、4情況下,兩個載波通信單元之間加入了50 dB的幅度上的衰減的時候,也就是說兩個單
元之間的通信的信號幅度衰減了105倍,測試3中的通信成功率雖然比測試4的高很多,但是其有效通信速率比測試4的低很多,根據(jù)測試系統(tǒng)的整體評價,測試3的總體得分不如測試4的整體得分高。從而更進(jìn)一步地驗(yàn)證了測試系統(tǒng)在通信性能上測試的公平性、靈活性。
本文中設(shè)計的電力線點(diǎn)對點(diǎn)通信性能測試系統(tǒng)測試原理簡單,測試環(huán)境搭建方便,測試軟件使用簡單靈活,通過測試結(jié)果可以看到,此測試系統(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、性能的改進(jìn)提供了一定的數(shù)據(jù)指導(dǎo)。
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