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E-Book

Smart-Meter Datenübertragung mit COFDM-Systemen

Eine Analyse für den Frequenzbereich gemäß EN 50065

Autor	Dominik Prause
Verlag	Diplomica Verlag GmbH
Erscheinungsjahr	2010
Seitenanzahl	123 Seiten
ISBN	9783836641845
Format	PDF
Kopierschutz	kein Kopierschutz/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	23,00 EUR

Dieses Buch bietet eine kurze Einführung in den Aufbau vom Powerline-Kommunikationsnetz für die Übertragung von Smart-Meter Daten mit Hilfe von codierten OFDM-Systemen. Darauf aufbauend folgt eine systematische Analyse von Fehlerstrukturen in den Empfangsdaten sowie die Betrachtung von Strategien zur Steigerung der Übertragungsqualität. Konkrete Simulationsergebnisse zeigen die Leistungsfähigkeit von klassischen Kanalcodierungsverfahren anhand von BCH- und Faltungscodes.

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Inhaltsverzeichnis

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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