低压电力线通信点对点通信性能测试系统设计与实现

软件设计主界面如图2所示。

误码率的最终结果体现在报文成功率栏中。从计算机发送到载波通信单元的报文格式是双方提前约定好的，报文第一个字节用来约定帧头，第二个字节用来约定使用的通信方式，第三个字节为约定要传输的数据串的长度，长度不包括停止字节和校验字节，在报文的最后加上停止字节和校验字节。

在设计好测试所需要的软件和硬件部分后，将软件和硬件部分连接起来，形成整体的测试系统。首先将隔离器连接在电力线上，从隔离器的输出端连接出两个点A和B，并分别连接载波通信单元A和载波通信单元B，再将载波通信单元A、B分别与计算机串口连接，设置串口参数，使其能够通信。将衰减器连接到A、B载波通信单元之间，根据测试需要调整好衰减倍数。然后将噪声信号发生器和信号耦合装置接到电力线上，设置好需要测试的噪声干扰信号。测试硬件环境搭建完成之后，在计算机上运行误码率测试软件，根据测试的需要来设置所要发送的数据串的长度和条数、时间间隔等参数，通过点击自动发送，计算机自动按照生产的数据串依次向串口发送，在报文接收界面可以收到另一个串口接收到的返回的数据串。在发送和接收完毕后，根据所需要比较的功能来进行误码率计算，可以得到此次通信的性能评分。

2 性能评价模型

在通信环境(噪音、衰减、阻抗、温度等)一致、所传输数据串长度相等、发送功率相同的情况下，电力线通信的误码率与通信速率相关。通常，低速率意味着高抗干扰、高穿透能力，从而表现为高成功率；而高速率往往意味着低成功率，但又可以通过多次重发提高成功率。所以，单纯以通信成功率评价一个通信技术的性能显然太片面，把时间因素考虑进去会更合理一些。为此，本文建立成功率与通信速率的关系，将通信速率等效到1 kb/s下重新计算成功率，以便更合理地评价和对比各种电力线通信技术的性能。

假设某个电力线通信技术的误码率为p(成功率是 1－p)，其通信速率为 v(单位b/s)，则这种技术下重复发送 v/1 000遍便可等效到1 kb/s的通信速率，此时的成功率为：

式(1)便是本文的评价模型，Q为一个[0，1]之间的数值，它是通信速率转换为1 kb/s后的成功率。为了方便测试，将该数值放大100倍，得到技术测试得分E＝100 Q，从技术测试得分上的高低便可以客观地评价通信性能的优劣。

式(1)所建立的评价模型可以用于码元级性能评价，也可用于报文级性能评价， 取决于p是取码元级误码率还是报文级误码率。通常，在研发过程中注重码元级误码率，在实际应用中强调的是报文级误码率。

3 测试实例

本文对东软载波科技股份有限公司的第3代电力线载波通信单元进行了实际测试。通过调节衰减器的衰减倍数来测试其通信性能的变化。表1、表2分别为幅度衰减倍数为0 dB和50 dB时测试的通信性能。

由此可以看出，表1中，测试1、2情况下，两个载波通信模块之间没有幅度上的衰减，二者的通信成功率都是100%，所以此时技术测试得分都是满分，到达了模块的最佳通信性能。

表2中，测试3、4情况下，两个载波通信单元之间加入了50 dB的幅度上的衰减的时候，也就是说两个单元之间的通信的信号幅度衰减了105倍，测试3中的通信成功率虽然比测试4的高很多，但是其有效通信速率比测试4的低很多，根据测试系统的整体评价，测试3的总体得分不如测试4的整体得分高。从而更进一步地验证了测试系统在通信性能上测试的公平性、灵活性。

本文中设计的电力线点对点通信性能测试系统测试原理简单，测试环境搭建方便，测试软件使用简单灵活，通过测试结果可以看到，此测试系统可以很直观、公平地比较出载波通信单元的通信性能，为整体通信系统的设计、性能的改进提供了一定的数据指导。