低压电力线通信点对点通信性能测试系统设计与实现

在复杂的大型通信网络中，通信过程是由一系列通信节点相互中继转发组成的。2个相邻节点的直接通信(点对点通信)性能的优劣直接决定了整个通信网络的通信性能。因此，有必要针对点对点通信的性能进行测试和评价。

点对点通信的性能主要体现在系统误码率、系统传输速率等方面。误码率在通信系统中具有举足轻重的地位，通常误码率可以通过理论仿真得到，也可以通过现场测试或者是实验室测试得到。误码率可以用来分析当前信道环境下系统的通信性能，为系统的性能比较、系统的改进设计提供可靠的衡量指标。

本文设计的点对点通信测试系统是在低压电力线信道环境下，测试2个载波通信单元的点对点通信的能力。电力线信道的环境复杂，负载变化大，会造成电力线信道的多径产生，并且由于各种开关电源等影响，信道环境中存在脉冲干扰、周期性噪声等干扰源。这些干扰对通信性能有很大的影响，而且由于信道中传输的报文数据的长度不同，产生的影响也各不相同。目前，国内外的各类报导中关于低压电力线信道的建模很少，因此在这种复杂的信道环境下测试通信单元的通信性能(比如误码率)是非常有必要的。通过这类测试，不仅可以纵向比较自身载波通信单元的点对点通信能力，还可以横向比较不同厂家各个类别的载波通信单元在相同的信道环境下点对点通信性能，为整体通信系统的改进和设计提供一定的指导依据。

1 测试系统设计

测试系统整体结构图如图1所示。

此测试系统的搭建主要由硬件和软件两部分组成，硬件部分主要由以下几个方面：

(1)净化电源部分：主要是在电力线与测试系统之间加入隔离器，将电力线上的高频噪声滤除掉，从而为测试系统提供一个相对纯净的电信号。

(2)载波通信单元：2个载波通信单元分别标识为A、B，并分别连接计算机的COM1、COM2串口。由于载波通信单元具有透传数据的功能，A能够接收计算机通过COM1口传来的0、1形式的数据串，并将该数据串通过电力线透传给B，B收到后去掉透传信息恢复出原始的数据串并通过COM2口传给计算机。

(3)可调衰减器：衰减频率5 kHz～500 kHz，衰减倍数0～90 dB，接在2个载波通信模块之间，可以根据测试需要来调整衰减倍数。

(4)噪声信号发生器：此设备可以根据测试需要产生高斯白噪声、脉冲干扰信号、正弦波干扰信号，通过信号耦合装置将产生的干扰耦合到A、B通信的电力线信道上，从而可以测试在不同的干扰环境下两个载波单元的通信性能。

(5)信号耦合装置：通带频率5 kHz～500 kHz，此设备加在强电220 V与噪声信号发生器之间，主要作用是隔离强电，防止噪声信号发生器被高压击穿短路。

(6)计算机：要求有2个串口COM1、COM2，可以进行串口通信，并分别连接载波通信单元A和B。

测试软件部分是利用VC++平台自主开发的一款能够通过串口发送、接收数据，可以实现比较、计算误码率，数据传输速率以及对模块整体通信性能评价打分的测试软件。

此测试软件主要能够实现以下功能：

(1)设置传输的报文的长度和数目。默认设置为16 B、32 B、64 B、128 B、192 B的报文各16条。

(2)根据设定的默认设置或自定义设置来产生数据串。由于载波通信单元具有透传报文的能力，因此传输的报文为随机生成的数据串，并通过COM1和COM2发收这些数据串。

(3)计算报文级和码元级的误码率。报文级误码率＝(含错误位数据串个数＋发出未收到的数据串个数)÷传送的数据串总数；码元级误码率＝错误位数÷收到总位数。

(4)计算有效的通信速率。有效通信速率＝传输的数据串之和÷传送数据串总的通信时间；其中传送数据串总的通信时间的统计是从一个数据串发送完成到这个数据串开始接收的时间，包括通信模块内部处理数据串的时间。

(5)根据误码率和有效数据传输速率进行整体的通信性能评价和打分。

(6)将数据保存到电脑硬盘上以便进行数据查询。

作者：张亚梅 王晓辉 刘 萌 董海涛   来源：电子技术应用