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Smart-Meter Datenübertragung mit COFDM-Systemen - Eine Analyse für den Frequenzbereich gemäß EN 50065
Dominik Prause
Verlag Diplomica Verlag GmbH, 2010
ISBN 9783836641845 , 123 Seiten
Format PDF, OL
Kopierschutz frei
Geräte
Smart-Meter Datenübertragung mit COFDM-Systemen
1
Inhaltsverzeichnis
3
Abbildungsverzeichnis
5
Tabellenverzeichnis
7
1 Einleitung
8
2 Systemaufbau und Powerline-Kanäle
9
2.1 Datenübertragung über das elektrische Energieversorgungsnetz
9
2.1.1 Topologie von Energieverteilnetzen
9
2.1.2 Die Norm EN 50065
10
2.2 System- und Signalmodelle
11
2.2.1 Modell des PLC-Systems
11
2.2.2 Systemmodell mit diskretem Kanal
12
2.2.3 Vektorbasiertes Signalmodell
14
2.3 OFDM-Übertragung
14
2.3.1 Funktionsprinzip
15
2.3.2 Vor- und Nachteile von OFDM-Systemen
24
2.4 Kanalmodell
25
2.4.1 Kanalimpulsantwort und Übertragungsfunktion
26
2.4.2 Additive Störungen
29
2.5 Fehlermuster in den Empfangsdaten
40
2.5.1 Beschreibung der Fehlermuster
40
2.5.2 Auswirkungen des Mehrträgersystems
41
2.5.3 Auswirkungen der Modulationsart
42
2.5.4 Auswirkungen des Hintergrundrauschens
43
2.5.5 Auswirkungen der Schmalbandstörer
45
2.5.6 Auswirkungen der periodischen Impulsstörer
46
2.5.7 Auswirkungen der aperiodischen Impulsstörer
48
3 Kanalcodierungsverfahren
49
3.1 Codierung in der Nachrichtenübertragung
49
3.2 Grundlagen der Kanalcodierung
51
3.2.1 Grundprinzip der Kanalcodierung
51
3.2.2 Mathematische Hilfsmittel
51
3.2.3 Begriffe und Definitionen aus dem Kontext der Kanalcodierung
53
3.2.4 Begriffe aus der Informationstheorie
54
3.3 Blockcodes
55
3.3.1 Grundbegriffe
56
3.3.2 Lineare Blockcodes
56
3.3.3 Zyklische Blockcodes
57
3.3.4 Erkennung und Korrektur von Fehlern
57
3.3.5 BCH Codes
58
3.4 Faltungscodes
62
3.4.1 Beschreibung von Faltungscodes
62
3.4.2 Encodierung von Faltungscodes
66
3.4.3 Decodierung mit dem Viterbi-Algorithmus
66
3.5 Fehlerverteilung
71
3.5.1 Interleaving-Verfahren
72
3.5.2 Dimensionierung eines Interleavers für periodische Impulsstörer
74
3.6 Randbedingungen für die Codeauswahl
75
3.6.1 Charakteristische Fehlerstrukturen / Signalmodell / Kanalmodell
75
3.6.2 Begrenzung der Verzögerungszeit
76
3.6.3 Begrenzung der Übertragungsbandbreite
76
3.6.4 Begrenzung der Sendeleistung
76
3.6.5 Implementierungsaufwand / Resourcenbedarf
76
3.6.6 Systembedingte Datenstrukturen
77
3.7 Übertragungsstrategien
77
3.7.1 Strategien ohne Kanalkenntnis
77
3.7.2 Strategien mit Kanalkenntnis
79
4 Simulationen
82
4.1 Die Simulationsumgebung
82
4.1.1 Die Simulationssoftware MATLAB
82
4.1.2 Das Simulationsmodell
82
4.2 Implementierung der Systemkomponenten
87
4.2.1 Sender
87
4.2.2 Kanal
90
4.2.3 Empfänger
93
4.2.4 Auswertung
94
4.3 Referenzsysteme und Referenzkanäle
95
4.3.1 Referenzsysteme
95
4.3.2 Referenzkanäle
97
4.4 Simulationsergebnisse
103
4.4.1 Verifizierung der Systeme im AWGN-Kanal
103
4.4.2 Leistungsfähigkeit des OFDM-Systems in typischen Referenzkanälen
108
4.4.3 Leistungsfähigkeit einstufig codierter Systeme
109
4.4.4 Einfluss der Fehlerverteilung auf die Leistungsfähigkeit
112
4.4.5 Vergleich der Simulationsergebnisse
117
5 Literaturverzeichnis
119
Autorenprofil
122
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