автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка и реализация алгоритмов обработки сигналов для устройств передачи данных по силовой электрической сети

На правах рукописи

Йг^

КИРЕЕВ Константин Александрович

РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Специальность 05 12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ооз

Москва-2007

003173268

Работа выполнена на кафедре радиоприемных устройств Московского энергетического института (технического университета)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ГРЕБЕНКО Юрий Александрович

доктор технических наук, профессор КУЛИКОВ Геннадий Валентинович

доктор технических наук, профессор КАРТАШЕВ Владимир Герасимович

ведущая организация:

ЗАО «Центр специальных разработок МНИИРС» г. Москва

Защита состоится 22 ноября 2007 г. в 17.00 на заседании диссертационного совета Д 212 157.05 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу 111250, Москва, Красноказарменная ул, д 17, аудитория А-402.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета)

Автореферат разослан « 4 $ » октября 2007г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 157 05 кандидат технических наук, доцент

Т.И КУРОЧКИНА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена разработке и реализации алгоритмов обработки коммуникационного сигнала для устройств передачи данных по силовой электрической сети Силовая электрическая сеть представляет собой универсальную проводную систему, имеющуюся в каждом служебном и жилом помещении Именно ее повсеместное распространение делает электрическую сеть привлекательной средой для передачи информации, поскольку не требуется прокладки дополнительных проводных коммуникаций

Использование электрической сети для передачи управляющей и телеметрической информации имеет длительную историю Первый патент на использование передачи данных по электрической сети для удаленного контроля потребления электроэнергии предложен еще в 1838 году в Великобритании В 1905г первый аналогичный патент зарегистрирован в США, а в 1913 появился первый коммерческий продукт на базе этой технологии Первый коммерчески успешный проект под названием Х-10 появился на рынке в 70-х годах двадцатого столетия

Свойства электрической сети как коммуникационной среды были хорошо изучены Например, широко известны труды исследователей Малака и Энгстрома, О'Нила, Винеса, Труссела, Достерта, Циммермана В них были раскрыты частотные и шумовые свойства электрической сети, и эффекты, затрудняющие передачу коммуникационного сигнала Известны работы российских ученых, например, А И Кочеткова На основе данных исследований целый ряд крупных компаний-производителей элементной базы, таких как Philips, National Semiconductor, Echelon, Intelion разработали и наладили серийный выпуск электронных компонентов, предназначенных для производства устройств передачи данных по электрической сети В России такие электронные компоненты выпускаются ОАО «Ангстрем» Технология передачи данных стала массовой, что потребовало разработки и утверждения ряда международных стандартов, установивших основные требования к подобным системам

Дальнейшее развитие технологии передачи информации по силовой электрической сети идет по пути повышения достоверности передачи информации

3

за счет использования новых способов обработки коммуникационного сигнала и снижения стоимости коммуникационных устройств за счет применения новейшей микроэлектронной базы В связи с этим, тема диссертационной работы соответствует общему направлению развития технологии передачи данных по электрической сети и является актуальной

Цель диссертационной работы заключается в разработке и реализации на современной элементной базе алгоритмов обработки сигналов для устройств передачи данных по силовой электрической сети, предназначенных для передачи сравнительно небольших объемов служебной информации, например, для удаленного контроля потребления электроэнергии

Для реализации указанной цели решаются следующие задачи

1) выбор формы коммуникационного сигнала, позволяющего одновременно добиться высоких показателей качества связи и обеспечить низкую стоимость устройства связи по электрической сети,

2) разработка эффективного алгоритма формирования и обработки коммуникационного сигнала, - оптимизированного для реализации в приемопередающем устройстве на базе современных недорогих электронных компонентов,

3) разработка и опробование методики расчета и реализации пассивных реактивных широкополосных цепей согласования без потерь, пригодных для использования в устройствах приемопередачи данных по электрической сети,

4) исследование алгоритма получения квадратурных компонент на основе комплексных фильтров и на базе данного исследования предложение структуры эффективного комплексного цифрового фильтра для использования в устройствах приемопередачи данных по электрической сети

Методы исследования Для проведения исследований в рамках диссертационной работы использовались методы прикладной теории информации, математической статистики, теории функций комплексного переменного, математического моделирования Научная новизна работы состоит в следующем

1) предложена структура приемного устройства и цифровой алгоритм обработки

4

многочастотного коммуникационного сигнала, подходящие для реализации на недорогой элементной базе (микроконтроллеры с функциями цифровой обработки сигналов) и с использованием только пассивных компонентов в аналоговой части устройства,

2) предложен алюритм получения квадратурных компонент вещественного сигнала одновременно с обеспечением избирательности по частоте с использованием комплексных цифровых фильтров,

3) изучен класс комплексных цифровых фильтров без операции умножения, и из этого класса выбран фильтр, подходящий для получения квадратурных компонент и обеспечения частотной избирательности в устройствах приемопередачи данных по электрической сети,

4) предложен новый класс комплексных фильтров-дециматоров без операции умножения, пригодных для использования в приемо-передающих устройствах, применяемых при передаче данных по электросети,

5) разработана программа для моделирования и исследования параметров многоканальных приемных устройств передачи данных по электрической сети, которая использована для исследования устойчивости разработанного устройства к помехам, характерным для электрической сети

Достоверность результатов работы подтверждается сравнением результатов с теоретическими пределами качества согласования и вероятности ошибки при передаче бита цифровой информации, экспериментальными данными, доступными по публикациям в научной литературе, результатами моделирования на ПЭВМ с использованием реальных шумовых воздействий, результатами экспериментальной проверки алгоритмов в прототипах серийных коммуникационных устройств на различных объектах

Практическая ценность результатов работы состоит в следующем

1) решен ряд технических задач, позволивших существенно упростить реализацию устройства передачи данных по электрической сети

2) применение многочастотного коммуникационного сигнала и эффективного алгоритма обработки с использованием комплексного фильтра без операции умножения позволило существенно снизить стоимость устройства передачи данных

5

по электрической сети за счет использования недорогой элементной базы,

3) комплексные цифровые фильтры, свойства которых исследованы в работе, могут эффективно использоваться и в других направлениях науки и техники,

4) предложенная методика расчета квази-баттервортовских цепей широкополосного согласования без потерь с частотными характеристиками 11Ф может эффективно использоваться для проектирования устройств передачи данных по электрической сети и ряда других применений,

5) результаты диссертационной работы использованы при разработке коммуникационного устройства, предназначенного для решения хозяйственных задач контроля потребления энергоресурсов на промышленных и жилых объектах

Апробация и внедрение результатов работы. Значительная часть результатов работы апробирована в рамках НИОКР «Разработка и изготовление опытных образцов модемов для передачи данных по линиям электропитания (РЬС-модемов)», выполнявшейся в ООО «Альтоника» в 2005 году по договору с Правительством Москвы в лице ОАО «МКНТ», о чем свидетельствует акт о внедрении (использовании) результатов диссертационной работы Результаты работы внедрены в учебный процесс Основные результаты работы докладывались на IX, X, XII Международной научно-технической конференциях студентов и аспирантов в 2003,2004 и 2006 г

Публикации по теме диссертационной работы. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 3 статьи и 8 тезисов докладов на различных научно-технических конференциях Одна из статей опубликована в издании, рекомендованном ВАК РФ

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация включает введение, 5 глав, заключение, список использованных источников из 147 наименований, приложение и содержит 174 страницы текста, в том числе 95 рисунков и 7 таблиц

Научные положения, выносимые на защиту

1) структура приемного устройства и алгоритм цифровой обработки коммуникационного сигнала, подходящие для реализации на одном микроконтроллере,

2) методика расчета цепей согласования для устройств передачи данных по электрической сети,

3) результаты расчета и анализа частотных зависимостей показателей неаналитичности широкого класса комплексных цифровых фильтров, обладающих свойством преобразовывать вещественную последовательность, поступающую на вход фильтра, в комплексную последовательность, близкую по свойствам к аналитической, одновременно с обеспечением избирательности по частоте,

4) методика расчета комплексного фильтра без операции умножения, подходящего для использования в комплексных фильтрах-дециматорах в тракте цифрового приемного устройства

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении определена цель диссертационной работы, показана ее актуальность и практическая значимость, определена новизна и обоснована достоверность полученных результатов, представлены основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание диссертации

В первой главе на основе обзора литературы, технической документации компаний-производителей электронного оборудования и патентного поиска приводится краткий обзор существующих систем передачи информации по электрической сети, описаны основные трудности и проблемы Сделаны выводы о необходимости продолжения научных исследований и технических разработок в данной сфере, определены наиболее важные направления работы В результате сформулированы цель диссертации и решаемые в ней задачи

Во второй главе на основе анализа структурной схемы и шумовой модели системы передачи информации по силовой электрической сети выбран коммуникационный сигнал, наиболее подходящий для использования в системах передачи информации на основе так называемой «технологии узкополосной передачи данных»

Для снижения стоимости приемо-передающего устройства, ориентированного на массовое производство, разумно использовать недорогие современные микроконтроллеры с функциями цифровой обработки сигналов (ЦОС) В число вспомогательных устройств, размещенных в интегральной схеме микроконтроллера,

7

часто входят блоки широтно-импульсной модуляции, которые могут использоваться для генерации коммуникационного сигнала, и модули АЦП, подходящие для его приема Поэтому все приемо-передающее устройство может быть реализовано на одной интегральной схеме микроконтроллера с функциями ЦОС Зачастую скромные вычислительные возможности микроконтроллера с функциями ЦОС не позволяют генерировать многочастотный сигнал на основе быстрого преобразования Фурье Вследствие этого отказ от требования максимально эффективного использования полосы в пользу существенного снижения стоимости коммуникационного устройства часто оказывается приемлемым компромиссом

Предлагается использовать сигнал с несколькими поднесущими (числом Ь) с дифференциальной фазовой манипуляцией на каждой из них Для повышения устойчивости к воздействию помех могут быть отключены те частотные каналы, в которых присутствуют узкополосные помехи Такой многочастотный сигнал может быть легко сформирован с помощью блока широтно-импульсной модуляции (ШИМ), интегрированного в микросхему микроконтроллера Для этого выберем частоты поднесущих /ь ,/1 кратными частоте следования информационных символов /] = тф, , /ь = т^ (Рис 1) Микроконтроллер на протяжении длительности информационного символа — \ I & рассчитывает Ь функций и1(г) = 5т{2я:А),1 е1 Ь (Рис 1), которые суммируются и образуют модулированный сигнал (Рис 2, а) Цифровой код м0 (0 = [«1 (0 + + и£,(0]/М + 1/2, М=2Ь, подается в блок ШИМ, где превращается в последовательность прямоугольных импульсов с частотой скважность которых пропорциональна мгновенному значению сигнала и0{г) (Рис 2, б) Дифференциальная двоичная фазовая манипуляция осуществляется изменением знака функции и, (г) во время формирования соответствующего информационного символа

Можно показать, что коэффициенты разложения напряжения на выходе блока ШИМ в ряд Фурье описываются выражением

где Т = 1//г - период импульсов на выходе блока ШИМ, N = /т/Jn- функция

8

Бесселя первого рода Спектральная плотность напряжения содержит значительное число гармоник на комбинационных частотах (Рис 3, а) Напряжение с выхода блока ШИМ усиливается по мощности ключевым усилителем, и полезный сигнал выделяется цепью согласования с частотно-избирательными свойствами (Рис 3, б), расчету которой посвящена четвертая глава В приемо-передающем устройстве такого класса шаг по частоте между соседними поднесущими сигнала определяется только условиями кратности частоты поднесущей и частоты следования символов, а число поднесущих Ь - вычислительными возможностями микроконтроллера в режиме приема Следовательно, реализация алгоритма приема сигнала на микроконтроллере налагает жесткие требования на эффективность цифровых алгоритмов обработки сигнала в приемном устройстве

Рис 1 Генерация поднесущих частот для одного Рис 2 Миогочастотный сигнал а) мгновенное информационного символа длительностью Т значение, б) последовательность прямоугольных

символов на выходе блока ШИМ

В главе проводится анализ влияния межканальной интерференции на вероятность ошибочного приема информационного символа и на основании данного анализа в главе сделан вывод о том, что использование коммуникационного сигнала предложенного вида является хорошим компромиссом между сложностью реализации коммуникационного устройства и качеством связи, обеспечиваемым устройством Отказ от использования модуляции с максимально эффективным использованием полосы частот позволяет упростить коммуникационное устройство и сделать его более дешевым при сопоставимой скорости цифрового потока Для сохранения такой же вероятности ошибочного приема бита, как и в случае с одной несущей частотой, при разумном выборе параметров сигнала требуется увеличить соотношение сигнал-шум не более чем на 1 дБ

В третьей главе приведены результаты разработки приемных устройств для использования в системах передачи информации по электрической сети. Приемное устройство предназначено для приема многочастотного сигнала. Структурная цифрового приемного устройства схематично изображена на Рис. 4.

Рис. 3. Спектральная плотность напряжения: я) на выходе блока ШИМ и б) на выходе передающего

устройства.

Г

Рис. 4. Структурная схема приемного устройства: ЦС- цепь согласования, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, КФ - комплексный фильтр, \2 - компрессор частоты дискретизации, БД - блок демодуляторов, ГТИ - блок генерации тактовых импульсов.

Цепь согласования (ЦС) устройства приемопередачи данных по электрической сети должна быть линейным четырехполюсником. Такое ограничение является естественным, так как использование активных компонентов, имеющих нелинейность проходной характеристики, приводит к паразитной взаимной модуляции сигнала и помех, многократно превышающих сигнал по амплитуде. Цепь согласования выполняет следующие функции: я подавление высокого сетевого напряжения;

■ частичная компенсация затухания сигнала, вносимого средой, за счет усиления сигнала по напряжению;

а трансформация малого полного сопротивления электросети до значений, более подходящих для генерации и приема коммуникационного сигнала; ° формирование частотной избирательности, необходимой для фильтрации

внеполосных помех

Принимаемый сигнал, после прохождения цепи согласования, дискретизируется и переводится в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем (АЦП) поскольку при использовании технологии узкополосной передачи данных верхняя граница спектра сигнала обычно не превышает 150 килогерц Цифровой поток с выхода АЦП содержат информацию обо всех каналах системы с многочастотным сигналом Частота дискретизации fT сигнала выбрана близкой к учетверенной центральной частоте многочастотного сигнала /ш, /г ж 4 fm Такой подход позволяет применить для первичной цифровой обработки сигнала комплексный фильтр третьего порядка без операции умножения (КФ), обладающий свойством трансформировать вещественную последовательность на входе в две последовательности на выходе, находящиеся в квадратуре Одновременно обеспечивается частотная избирательность, необходимая для последующей децимации в компрессоре частоты дискретизации Методика проектирования и расчета комплексных фильтров такого вида подробно рассмотрена пятой главе

С выхода компрессора частоты дискретизации комплексная последовательность одновременно поступает на вход блока демодуляторов (БД на Рис 4), в каждом из которых осуществляется перенос спектра сигнала, передаваемого на одной из поднесущих, на нулевую частоту и демодуляция с помощью квадратурной обработки с применением согласованных фильтров (Рис 5) iSV)!. ISO®) I*

ъО) -LJ-,> (О

Рис 5 Схема одного канала блока демодуляторов ГУ К-генератор, управляемый кодом, СФ-согласованный

фильтр

Отличительной особенностью предложенной схемы построения приемного устройства является то, что при определенном выборе несущей частоты и частоты следования символов и применении кварцевой стабилизации не требуется использования системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) для

восстановления частоты и фазы несущего колебания, так как паразитный набег фазы за длительность информационного символа не превышает нескольких градусов и практически не повышает вероятность ошибочного приема бита.

Для снижения вычислительных затрат алгоритма цифрового приемника предлагается восстанавливать частоту следования символов, используя в качестве опорной частоту сетевого напряжения 50-60 Гц (блок генерации тактовых импульсов, ГТИ, Рис. 4),

Для проверки предложенной структурной схемы и цифрового алгоритма в главе разработана программа для исследования многоканального приемного устройства в среде Маг1аЬ. Данная программа позволяет оценить предполагаемое качество функционирования при воздействии шумов и помех произвольного вида. При разработке и анализе структурной схемы приемного устройства использовались реализации шума и помех, записанные в реальных условиях в двух офисно-производственных зданиях в г. Москве (Рис. 6).

5дБ

Р> 1г

ш

Ci.il 0.( Ю10-3-

10кг

„ С \ 1 С/Ш,

б 2 4 6---8 10 12 дБ

—Двоичная фазовая манипуляция (ФМ-2) —- Дифференциальная двоичная фазовая

манипуляция (ДФМ) «и Предлагаемый коммуникационный сигнал - Двоичная частотная манипуляция (ЧМ-2)

Рис, 6. Спектральная плотность смеси сигнала и шума на Рис. 7. Зависимость вероятности ошибочного

входе модели приемного устройства (основная гармоника сетевого напряжения удалена),

приема бита от отношения сигнал/шум для 16-битовой реализации цифрового приелшика многочастототного сигнала, использующего дифференциальную двоичную фазовую манипуляцию на каждой из поднесущих (в сравнении с наиболее распространенными видами цифровой модуляции сигнала, белый шум).

Результаты моделирования, приведенные в третьей главе, позволяют заключить, что при использовании белого шума в качестве тестового шумового воздействия для сохранения той же вероятности ошибочного приема бита 10"4, что и в случае идеального приемного устройства с дифференциальной двоичной

манипуляцией, требуется увеличить отношение сигнал/шум не более чем на 1,5-2 дБ (Рис 7) Результаты расчетов подтверждаются измерениями при экспериментах с прототипом серийного устройства в условиях реальной электрической сети В качестве вывода в третьей главе указано, что предложенные схема и цифровой алгоритм приемного устройства для систем передачи информации по силовой электрической сети позволяют реализовать цифровую часть приемного устройства на одной микросхеме микроконтроллера Кроме того, для реализации аналоговой части приемного устройства требуются только дешевые пассивные компоненты

Четвертая глава посвящена расчету широкополосных реактивных цепей согласования без потерь, предназначенных для использования в системах передачи информации по электрической сети Из литературы известен ряд методик синтеза широкополосных цепей согласования Однако, эти методы проектирования цепи согласования удобны не во всех ситуациях на практике Для расчета цепей согласования со специальными свойствами для применения в устройствах передачи данных по электрической сети предлагается инженерная методика на основе квази-баттервортовской аппроксимации передаточной характеристики, известной из литературы

Квази-баттервортовская аппроксимация основана на билинейном преобразовании частоты вида

где s = JQ, О. - частота низкочастотного эквивалента, с - масштабирующий коэффициент, сг - константа, необходимая для смещения полюсов передаточной функции В качестве аналога аппроксимации передаточной функции Баттерворта можно записать выражение

где К„ - нормирующая константа Общий вид графика передаточной характеристики, имеющей квази-баттервортовскую аппроксимацию, показан на Рис 9 Передаточная характеристика отлична от единицы на нулевой частоте, но достигает единичного значения в зоне наилучшего согласования

Можно показать, что искомая величина коэффициента трансформации

.2

(1)

(2)

полного сопротивления при использовании квази-баттервортовской аппроксимации в полосе пропускания цепи определяется соотношением

7" = —= : Я

(3)

1 а Ъ

т. е. она зависит исключительно от отношения суммы и разности квадратов расстояний от полюсов та и нулей ть коэффициента отражения до начала координат.

Рис. 8. Частотная зависимость коэффициента передачи мощности и коэффициента отражения от входа НЧ-эквивалента согласующей цепи без потерь (аппроксимация Баттерворта, классическая методика синтеза): б(^) - модуль коэффициента передачи мощности, -модуль коэффициента отражения от входа цепи, П - нормированная частота.

Рис. 9. Частотная зависимость коэффициента передачи мощности и коэффициента отражения от входа НЧ-эквивалента квази-баттервортовской согласующей цепи без потерь при значениях параметров я = 4, <т = 2,с = 2, Кп = 1000 : О (О) - модуль коэффициента передачи мощности, р{С1) - модуль коэффициента отражения от входа цепи. -нормированная частота.

И 13

1 Ом 5,006мкГн 14,144мкГн

- С2 ~ 2,829мкФ

С5

С7

0,633м кФ 0,224мкФ I! I!

~ С4 16 ^

1.001мкФ *) 27,984мкГн ^ 79,065мкГн

1 1

25 Ом

Рнс. 10. Схема реактивной цени согласования со свойствами ПФ, синтезированной по предложенной методике.

На основе квази-баттервортовской аппроксимации в главе сформулирована инженерная методика проектирования реактивных цепей согласования без потерь с частотными характеристиками ФНЧ, ФВЧ и ПФ, обладающая тем отличительным свойством, что при расчете цепи задается именно необходимый коэффициент трансформации полного сопротивления. Пример цепи согласования, рассчитанной

по предложенной методике, приведен на Рис. 10 и Рис. И. Проводится сопоставление качества согласования, обеспечиваемого квази-баттервортовскими цепями согласования без потерь с теоретическим пределом, сформулированным Фано. В качестве вывода, указано, с помощью предложенной методики расчета цепей с частотными характеристиками ПФ, можно получить высокое качество согласования. Цепи ПФ восьмого порядка несколько проигрывают идеальной согласующей цепи по качеству согласования. Однако, во многих случаях некоторые потери в качестве согласования допустимы, и предложенная методика может использоваться на практике.

-30' № 0 град.200' о

-боо; -800

дБ

-—

] ; 1 —

0 20 40 б) 60 80 100

-20 ■

\

20

60

80

юо кГц

в)

Рис. 11. Частотная (я), фазочастотная (б) характеристики цепи согласования из двух каскадов четвертого порядка со свойствами ПФ и модуль коэффициента отражения (в) от входа цепи,

В пятой главе исследуются свойства комплексных цифровых фильтров, синтезированных с помощью метода смещения. Комплексные фильтры такого класса обладают специфическим свойством трансформации вещественной последовательности. поступающей на вход фильтра, в комплексную последовательность, близкую по свойствам к аналитическому сигналу.

При синтезе комплексного цифрового фильтра с помощью метода смещения на первом этапе находится передаточная функция исходного цифрового фильтра нижних частот тФНЧ(г), которая может быть определена любым известным способом

как для фильтров с конечной (КИХ), так и бесконечной (БИХ) импульсными характеристиками, что позволяет получить различные классы комплексных цифровых фильтров Передаточная функция цифрового комплексного фильтра может быть приведена к виду Т_{£) = Тх{£) + гТг(2), где Тх{£) и Т2(г) - дробно-рациональные функции с вещественными коэффициентами При подаче на вход вещественного сигнала -Х(г) на выходах комплексного фильтра образуется комплексный сигнал У(г) = V, (г) + уК, (г) = (г)Х(г) + уГ2 (г)Х(г), что может быть отражено структурной схемой, показанной на Рис 12

Рис 12 Структурная схема комплексного Рис 13 Комплексный фильтр без операции умножения

аналитического фильтра при обработке третьего порядка

вещественного сигнала

Частотная характеристика ветвей идеального аналитического фильтра Тх (е"" ] и Т2 [е'°" | обладает следующим свойством - модули частотной характеристики ветвей равны, а фазы отличаются на ж/2, Это позволяет оценивать качества комплексного фильтра с помощью показателей неаналитичности

' 5

В главе проводится исследование аналитических свойств комплексных фильтров разных классов (на базе исходных ФНЧ с БИХ, КИХ, однородных ФНЧ) Рассчитаны зависимости показателей неаналитичности фильтров разных классов от частоты, которые могут использоваться для выбора комплексного фильтра для применения в практических задачах На основе исследования класса комплексных фильтров без операции умножения предложена эффективная схема комплексного фильтра третьего порядка для применения в системах передачи информации (Рис 13 - Рис 15) Комплексный фильтр такого вида позволяет получить квадратурные

компоненты входного сигнала, осуществляя одновременно фильтрацию отрицательных частот, необходимую для дальнейшего понижения частоты дискретизации в два раза Для реализации фильтра необходимо всего лишь четыре ячейки памяти, две операции суммирования и две операции вычитания

Рис 14 Модуль частотной характеристики Ряс 15 Разность фаз последовательностей на выходе комплексного фильтра без операции умножения вещественной и мнимой ветвей фильтра третьего порядка комплексного фильтра без операции умножения

третьего порядка

Выявлено, что комплексные фильтры без операции умножения обладают специфической зависимостью показателей неаналитичности 6 и Аф от числа отсчетов N и числа звеньев п (Табл 1)

Табл 1 Зависимость показателей неаналитичности ё 1Л Аф от числа отсчетов N и числа звеньев п

число каскадов число каскадов

нечетно четно

число отсчетов N ¿ = 0 5ф 0

четно Аф фО Аф =0

число отсчетов N 8Ф 0 8ф 0

нечетно Д^ =0 Аф =0

Также в главе предложена структурная схема комплексного фильтра-дециматора (Рис 16), построенного на основе комплексного фильтра без операции умножения В структуре фильтра присутствуют три секции комплексный фильтр без операции умножения В", определяющий аналитические свойства всей структуры, каскадное интегрирующее звено Г и каскадное звено Сп Структура комплексного фильтра-дециматора позволяет формировать квадратурные компоненты вещественного сигнала и обеспечивать частотную избирательность, необходимую для понижения частоты дискретизации без спектральных искажений По результатам исследования в главе сделаны выводы

в" 1" С"

1"

' к ■р* 1

1

Рис 16 Структурная схема комплексного фильтра-дециматора структурная схема всего фильтра (а) и структура его составных частей 1° (6) и С" (в)

■ Показатели неаналитичности комплексных цифровых фильтров с БИХ, в полосе пропускания убывают с ростом порядка фильтра При порядках фильтра 4-6 удается получить малые погрешности по амплитуде и фазе,

■ Комплексные КИХ-ФНЧ с импульсной характеристикой, сглаженной оконными функциями, обладают высокими аналитическими свойствами При использовании окна Бартлета фазовый показатель неаналитичности Аф точно равен нулю в полосе пропускания фильтра. Выявлена взаимосвязь между амплитудным показателем неаналитичности 5 и фазовым показателем Аф,

■ Комплексных фильтры без операции умножения обладают специфической зависимостью показателей неаналитичности 5 и Аф от числа отсчетов N и числа звеньев п (Табл 1),

■ На основе комплексных ФНЧ без операции умножения можно получить эффективные фильтры для использования в практических задачах цифровой обработки сигналов, в том числе и комплексные фильтры-дециматоры

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, а именно

1 Предложена структурная схема приемного устройства и эффективный

цифровой алгоритм обработки многочастотного коммуникационного сигнала,

подходящие для реализации на вычислительно-слабой элементной базе

18

(микроконтроллеры с функциями цифровой обработки сигналов) с использованием пассивных компонентов,

2 Разработана программа для исследования и анализа работы приемного устройства, позволяющая оценить защищенность приемного устройства для передачи данных по электрической сети от шумов и помех различных классов,

3 Разработана инженерная методика расчета пассивных реактивных цепей согласования на основе квази-баттервортовской аппроксимации без потерь, обладающих полосовой частотной избирательностью, предназначенных для применения в устройствах передачи данных по электрической сети,

4 Исследованы различные классы комплексных цифровых фильтров, обладающих свойством формировать на выходе последовательности, близкие по свойствам к аналитическим, и на основе данного исследования предложена структура эффективного комплексного цифрового фильтра для использования в устройствах передачи данных по электрической сети на базе недорогой элементной базы,

5 Внедрение разработанных методик и алгоритмов позволило снизить себестоимость в комплексе с улучшением других характеристик коммуникационного устройства

В приложении к диссертации приведен краткий обзор основных стандартов, устанавливающих нормы в области передачи информации по электрической сети

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Киреев К.А. Проектирование широкополосных цепей для систем передачи цифровой информации по электрической сети // Вестник МЭИ. - 2007. - №2. С. 117-123.

2 Киреев К А Проектирование аналитических цифровых фильтров с бесконечной импульсной характеристикой // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез докл 9 Междунар НТК студентов и аспирантов - М , МЭИ, 2003 - С 47-48

3 Киреев К А Проектирование аналитических цифровых фильтров с конечной импульсной характеристикой // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез докл 9 Междунар НТК студентов и аспирантов -М, МЭИ, 2003 -С 48-49

4 Киреев К А Фильтрующие преобразователи Гильберта без операции умножения // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез докл 9 Междунар НТК студентов и аспирантов. - М, МЭИ, 2003 - С. 53

5. Киреев К А Проектирование широкополосных цепей согласования в задачах передачи цифровой информации по электрической селя // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл 12 Междунар. НТК студентов и аспирантов -М.,МЭИ,2006 -С76-77 6 Киреев К А Приемник мультичастотного фазоманипулированного сигнала для систем передачи информации по силовой электрической сети // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 12 Междунар. НТК студентов и аспирантов -М,МЭИ, 2006 -С77-78 7. Киреев К А Аналитический фильтр третьего порядка без операции умножения для использования в системах приема коммуникационного сигнала MPSK, DMPSK и QAM // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика' Тез докл. 12 Междунар. НТК студентов и аспирантов. - М, МЭИ, 2006 - С 78-79

8 Гребенко Ю А, Киреев К А Комплексные цифровые фильтры без операции умножения // Радиотехнические тетради. - 2004. - №29. - С 26-29

9 Киреев К А Приемник мультичастотного фазоманипулированного сигнала для систем передачи информации по силовой электрической сети // Тр. РНТОРЭС им АС. Попова. / Научная сессия, посвященная Дню Радио -2006 -Вып LXI -С. 225-227

10 Киреев К А. Проектирование широкополосных цепей согласования в задачах передачи цифровой информации по силовой электрической сети. // Тр РНТОРЭС им. АС. Попова. / Научная сессия, посвященная Дню Радио -2006 -Вып. LXI -С 228-229

11 Киреев К.А Приемник многочастотного фазоманипулированного сигнала для систем передачи информации по силовой электрической сети // Радиотехнические тетради - 2006.-№33 С 66-68

Подписано в печать {ИС-02 Зак. JM Тир.100 П.л. Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

Введение.

1. Низковольтная электрическая сеть как среда передачи информации. Обзор существующих систем передачи информации по электрической сети.

1.1. Структура низковольтной электрической сети 0,4 кВ.

1.2. Полное сопротивление электрической сети в диапазоне частот.

1.3. Шумы и помехи.

1.4. Краткий обзор существующих систем передачи информации по силовой сети.

1.5. Пути дальнейшего развития технологии передачи данных по электрической сети низкого напряжения.

2. Коммуникационный сигнал устройства передачи данных по электрической сети.

2.1. Модель системы передачи информации по электрической сети.

2.2. Помехоустойчивость приемного устройства.

2.3. Выбор коммуникационного сигнала.

Диссертационная работа посвящена разработке и реализации алгоритмов обработки коммуникационного сигнала для устройств передачи данных по силовой электрической сети. Силовая электрическая сеть представляет собой универсальную проводную систему, имеющуюся в каждом служебном и жилом помещении. Именно ее повсеместное распространение делает электрическую сеть привлекательной средой для передачи информации, поскольку не требуется прокладывать дополнительные проводные коммуникации.

Использование электрической сети для передачи управляющей и телеметрической информации имеет длительную историю. Первый патент на использование передачи данных по электрической сети для удаленного контроля потребления электроэнергии предложен еще в 1838 году в Великобритании. В 1905 г. первый аналогичный патент зарегистрирован в США, а в 1913 известно появился первый коммерческий продукт на базе этой технологии. Первый коммерчески успешный проект под названием Х-10 появился на рынке в середине 70-х годов двадцатого столетия [12].

В течение последней четверти XX века свойства электрической сети как коммуникационной среды были хорошо изучены. Например, широко известны работы исследователей Малака и Энгстрома [27], О'Нила [29], Винеса и Труссела [28], Достерта и Циммермана [33], [34]. В них были раскрыты частотные и шумовые свойства электрической сети, и эффекты, затрудняющие передачу коммуникационного сигнала. Известны работы российских ученых, например, А.И. Кочеткова [123]. На основе данных исследований целый ряд крупных компаний-производителей элементной базы, таких как Philips, National Semiconductor, Echelon, Intellon разработали и наладили серийный выпуск электронных компонентов, предназначенных для производства устройств передачи данных по электрической сети. В России такие электронные компоненты выпускаются ОАО «Ангстрем». Технология передачи данных стала массовой, что потребовало разработки и утверждения ряда международных стандартов, установивших основные требования к подобным системам.

На основе данных исследований целый ряд крупных компаний-производителей элементной базы, таких как Philips, National Semiconductor, Echelon, Intellon разработали и наладили серийный выпуск электронных компонентов, предназначенных для производства устройств передачи данных по электрической сети. Технология передачи данных стала массовой, что потребовало разработки и утверждения ряда международных стандартов, установивших основные требования к подобным системам.

Дальнейшее развитие технологии передачи информации по силовой электрической сети идет по пути повышения достоверности передачи информации за счет использования новых способов обработки коммуникационного сигнала и снижения стоимости коммуникационных устройств за счет применения новейшей микроэлектронной базы. В связи с этим, тема диссертационной работы соответствует общему направлению развития технологии передачи данных по электрической сети и является актуальной.

Цель диссертационной работы заключается в разработке и реализации на современной элементной базе алгоритмов обработки сигналов для устройств передачи данных по силовой электрической сети, предназначенных для передачи сравнительно небольших объемов служебной информации, например, для удаленного контроля потребления электроэнергии.

Для реализации указанной цели решаются следующие задачи:

1. выбор формы коммуникационного сигнала, позволяющего одновременно добиться высоких показателей качества связи и обеспечить низкую стоимость устройства связи по электрической сети;

2. разработка эффективного алгоритма формирования и обработки коммуникационного сигнала, оптимизированного для реализации в приемопередающем устройстве на базе современных недорогих электронных компонентов;

3. разработка и опробование методики расчета и реализации пассивных реактивных широкополосных цепей согласования без потерь, пригодных для использования в устройствах приемопередачи данных по электрической сети;

4. исследование алгоритма получения квадратурных компонент на основе комплексных фильтров и на базе данного исследования предложение структуры эффективного комплексного цифрового фильтра для использования в устройствах приемопередачи данных по электрической сети.

Методы исследования. Для проведения исследований в рамках диссертационной работы использовались методы прикладной теории информации, математической статистики, теории функций комплексного переменного, математического моделирования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1) предложена структура приемного устройства и цифровой алгоритм обработки многочастотного коммуникационного сигнала, подходящие для реализации на недорогой элементной базе (микроконтроллеры с функциями цифровой обработки сигналов) и с использованием только пассивных компонентов в аналоговой части устройства;

2) предложен алгоритм получения квадратурных компонент вещественного сигнала одновременно с обеспечением избирательности по частоте с использованием комплексных цифровых фильтров;

3) изучен класс комплексных цифровых фильтров без операции умножения, и из этого класса выбран фильтр, подходящий для получения квадратурных компонент и обеспечения частотной избирательности в устройствах приемопередачи данных по электрической сети;

4) предложен новый класс комплексных фильтров-дециматоров без операции умножения, пригодных для использования в приемо-передающих устройствах, применяемых при передаче данных по электросети;

5) разработана программа для моделирования и исследования параметров многоканальных приемных устройств передачи данных по электрической сети, которая использована для исследования устойчивости разработанного устройства к помехам, характерным для электрической сети.

Достоверность результатов работы подтверждается сравнением результатов с теоретическими пределами качества согласования и вероятности ошибки при передаче бита цифровой информации, экспериментальными данными, доступными по публикациям в научной литературе, результатами моделирования на ПЭВМ с использованием реальных шумовых воздействий, результатами экспериментальной проверки алгоритмов в прототипах серийных коммуникационных устройств на различных объектах.

Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:

1) решен ряд технических задач, позволивших существенно упростить реализацию устройства передачи данных по электрической сети.

2) применение многочастотного коммуникационного сигнала и эффективного алгоритма обработки с использованием комплексного фильтра без операции умножения позволило существенно снизить стоимость устройства передачи данных по электрической сети за счет использования недорогой элементной базы;

3) комплексные цифровые фильтры, свойства которых исследованы в работе, могут эффективно использоваться и в других направлениях науки и техники;

4) предложенная методика расчета квази-баттервортовских цепей широкополосного согласования без потерь с частотными характеристиками ПФ может эффективно использоваться для проектирования устройств передачи данных по электрической сети и ряда других применений;

5) результаты диссертационной работы использованы при разработке коммуникационного устройства, предназначенного для решения хозяйственных задач контроля потребления энергоресурсов на промышленных и жилых объектах.

Апробация и внедрение результатов работы. Значительная часть результатов работы апробирована в рамках НИОКР «Разработка и изготовление опытных образцов модемов для передачи данных по линиям электропитания (PLC-модемов)», выполнявшейся в ООО «Альтоника» в 2005 году по договору с Правительством Москвы в лице ОАО «МКНТ», о чем свидетельствует акт о внедрении (использовании) результатов диссертационной работы. Результаты работы внедрены в учебный процесс. Основные результаты работы докладывались на IX, X, XII Международной научно-технической конференциях студентов и аспирантов в 2003, 2004 и 2006 г.

Публикации по теме диссертационной работы. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 3 статьи и 8 тезисов докладов на различных научно-технических конференциях. Одна из статей опубликована в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация включает введение, 5 глав, заключение, список использованных источников из 147 наименований, приложение и содержит 174 страницы текста, в том числе 95 рисунков и 7 таблиц.

Заключение

В заключение сформулируем основные результаты диссертационной работы.

Изучение литературы, документации компаний-производителей элементной базы, стандартов, устанавливающих нормы и ограничения на способы передачи данных по силовой электросети, патентный поиск показали, что, несмотря на длительную историю развития устройств и систем передачи данных по электрической сети, требуются дальнейшие научно-технические разработки для совершенствования таких устройств. Наибольший практический интерес представляют устройства приемопередачи данных по электрической сети на основе так называемой «узкополосной технологии», предназначенные для использования в сфере удаленного контроля за потреблением энергоресурсов, систем управления и безопасности.

Для коммуникационных систем данного класса в работе предложен ряд научно-технических решений, позволяющих упростить, и как следствие, удешевить приемо-передающее устройство СПИ. Предложен способ формирования сигнала и структура приемного устройства, которые могут быть реализованы с использованием простой и доступной элементной базы (микроконтроллеры широкого применения, пассивные компоненты).

Для изучения свойств подобных приемо-передающих устройств разработана программа-модель, позволяющая оценивать помехозащищенность от шумовых воздействий, присутствующих в электрической сети при различных параметрах устройства.

Для реализации предложенного способа формирования и приема коммуникационного сигнала требуется использовать реактивную цепь согласования без потерь, обладающую заданной частотной избирательностью. В работе предложена инженерная методика синтеза реактивных цепей согласования с требуемыми свойствами.

Исследованы различные классы комплексных цифровых фильтров, обладающих свойством формировать на выходе последовательности, близкие по свойствам к аналитическим, и на основе данного исследования предложена структура эффективного комплексного цифрового фильтра для использования в недорогих массовых устройствах приемопередачи данных по электрической сети.

Внедрение разработанных методик и алгоритмов позволило многократно снизить себестоимость устройств СПИ по электрической сети в комплексе с существенным улучшением других характеристик коммуникационного устройства.

1. Tengdin J., Distribution Line Carrier Communications - an Historical Perspective // 1.EE Trans. Power Delivery. - 1998. - Vol. 2, No. 2. - pp. 321-26.

2. N. Pavlidou, A. J. Han Vinck, J. Yazdani, B. Honary. Power Line Communications: State of the Art and Future Trends // IEEE Communications Magazine. 2003. - April. - pp. 34-40.

3. Конюхова E.A. Электроснабжение объектов. M.: Изд. центр "Академия", 2004. - 320 с.

4. Прокис Дж., Цифровая связь / Пер. с англ. / Под ред. Кловского Д.Д. М.: Радио и связь, 2000. - 800 с.

5. Комаров С., Беда пришла, откуда не ждали. // BROADCASTING. 2005. -№ 7. - С. 71.

6. Stott J.H. AM broadcasting emissions from xDSL/PLT/etc // British Broadcasting Corporation (BBC) R&D White Paper. 2001. - WHP 012. -November. -12 pp.

7. Stott J.H. Emission Limits // British Broadcasting Corporation (BBC) R&D White Paper. -2001.- WHP 013.- November. 15 pp.

8. Поляков К.П. Конструирование приборов и устройств радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1982. - 240 с

9. Newbury Jh., Miller W. Potential Communication Services Using Power Line Carriers an Broadband Integrated Services Digital Network // IEEE Transactions on Power Delivery.- 1999.-Vol. 14, No.4, October.-pp. 1197-1201.

10. Newbury Jh. E., Morris K.J. Power Line Carrier Systems For Industrial Control Applications // IEEE Transactions on Power Delivery. 1999. - Vol. 14, No. 4, October.- 1999.-pp 1191-1196.

11. Shwehdi M.H., Khan A.Z., A Power Line Data Communication Interface Using Spread Spectrum Technology In Home Automation // IEEE Transactions on Power Delivery.-1996.-Vol. 11, No. 3, July.-pp. 1232-1237.

12. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр. / Пер. с англ. М.: Изд. дом «Вильяме», 2003. -1104 с.

13. Передача цифровой информации / Под. Ред. Самойленко С.И. М.: Издательство иностранной литературы, 1963.-480 с.

14. Борисов Ю.П., Пенин П.И. Основы многоканальной передачи информации. М.: Связь, 1967. - 436 с.

15. Многоканальная электросвязь и PPJI: Учебник для вузов/ Баева Н.Н., Бобровская И.К., Брескин В.А., Федорова E.JI. М.: Радио и связь, 1984. -216с.

16. Malack J.A., Engstrom J.R. RF Impedance of United States and European Power Lines // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1976. -vol. EMC-18, No. 1, February, -pp. 36-38.

17. Vines R.V., Trussel J., Gale L.J. Noise on Residential power distribution circuits // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1984. - Vol EMC-26, No 24, November, - pp. 161-168.

18. O'Neal J.B. Jr., The residential power circuit as a communication medium // IEEE Transactions on Consumer Electronics. 1986. - Vol CE-36, No 3., August -pp. 567-577.

19. Олифер В.Г., Олифер H.A. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб.: Питер, 2001. -672 с.

20. Bingham А.С. ADSL, VDSL, and Multicarrier Modulation. John Wiley & Sons, Inc., 2000. - 302 pp.

21. Bingham A.C. Multicarrier modulation for data transmission: An idea whose time has come // IEEE Communications Magazine. 1990. - May. - pp. 5-14.

22. Zimmermann M., Dostert K. Analysis and modelling of impulse noise in broad-band powerline communications // IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility. 2002. - Vol. 44, No. 1, Feb. - pp. 249-258.

23. Zimmermann M., Dostert K. A multipath model for the powerline channel // IEEE Trans. On Comm. 2002. - Vol. 50, No. 4, April. - pp. 553 -559.

24. Хуторной С. Передача данных по силовой сети в стандарте Homeplug с использованием микросхем фирмы Maxim-Dallas // Электронные компоненты. 2005. - № 8. - С. 53-57.

25. Shwehdi М.Н., Khan A.Z., A Power Line Data Communication Interface Using Spread Spectrum Technology In Home Automation // IEEE Transactions on Power Delivery.- 1996.-Vol. 11, No. 3, July.-pp. 1232-1237.

26. H.C. Губонин. Сравнение классов (множеств) систем по безусловному критерию предпочтения М.: Издательство МЭИ., 1991. - 52 с.

27. Радиоприемные устройства / Амиантов И.Н., Антонов-Антипов Ю.Н., Васильев В.П., и др.; Под. ред. В.И. Сифорова-М.: «Советское радио», 1974. 560 с.

28. Радиоприемные устройства / Давыдов Ю.Т., Данич Ю.С., Жуковский А.П., и др.; Под. ред. А.П. Жуковского М.: «Высшая школа», 1989. - 342 с.

29. O'Neal J.B. Jr., The residential power circuit as a communication medium // IEEE Transactions on Consumer Electronics. 1986. - Vol CE-32, No 3, August, -pp 567-577.

30. Ануфриев И.Е. Matlab 7. СПб.: БХВ-Петербург, 2005 г. - 1104 с.

31. В. П. Дьяконов Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании. М.: Солон-Пресс, 2005. 576с.

32. Айфичер Э.С., Джервис Б.У. Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е изд. / Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 992 с.

33. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2003. - 608 с.

34. Выставочная компания Мидэкспо. Каталог выставки «Hi-tech House 2005».

35. Устройства генерирования и формирования радиосигналов. / Под ред. Уткина Г.М., Кулешова В.Н., Благовещенского М.В. М.: Радио и Связь, 1994.-416 с.

36. Пшесмыцкий О. Проектирование электрических лестничных фильтров. -М.: Связь, 1968.-519 с.

37. Лэм. Г. Аналоговые и цифровые фильтры: Расчет и реализация. / Пер. с англ. В. JI. Левина и др. М.:Мир, 1982. - 592 с.

38. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. Для вузов по спец. «Радиотехника». 4-е изд. М.: Высшая школа, 2003. -462 с.

39. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров. / Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1983.-752 с.

40. Широкополосные радиопередающие устройства. / Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А.; Под ред. Алексеева О.В. М.: Связь, 1978.-304 с.

41. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. / Пер. с англ. М.: Мир, 1976. - 848 с.

42. Оппенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов. / Пер. с англ. Под ред. С.Я. Шаца М.: Связь, 1979. - 416 с.

43. Гребенко Ю.А. Цифровые аналитические фильтры // Международный форум информатизации 2002: Докл. междунар. конф. «Информационные средства и технологии», 15-18 октября 2002. В 3-х т. - Т.1. - М.: Янус-К, 2002.-С. 142-143.

44. Гребенко Ю.А., Кудряшов Т.В. Цифровые ФНЧ без операции умножения // Радиотехнические тетради. -2002. № 25. - С. 80-83.

45. Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов: Основные методы. /Пер. с англ. В.И. Хохлова, под ред. И.Г. Журбенко М.: Мир, 1982. -429 с.

46. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.П. Цифровая обработка сигналов: Справочник. -^М.: Радио и связь, 1985.-312 с.

47. Богнер Р., Константинидис А. Введение в цифровую фильтрацию М.: Мир, 1976.-216 с.

48. Хэмминг Р.В. Цифровые фильтры. / Пер. с англ. под. ред. A.M. Трахтмана. М.: Советское радио, 1980. - 224 с.

49. Применение цифровой обработки сигналов / Под ред. Оппенгейма Э. / Пер. с англ. под ред. A.M. Рязанцева. М.: Мир, 1980. - 276 с.

50. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Советское радио, 1966. -679 с.

51. Витерби Э.Д. Принципы когерентной связи. / Пер. с англ., под ред. Б.Р. Левина. М.: Советское радио, 1970. - 392 с.

52. Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. -М.: Связь, 1972. -495 с.

53. Ханзел Г. Справочник по расчету фильтров. М.: Советское радио, 1974. -288 с.

54. Vines R.M., Trussel H.J., Shuey К.С. O'Neal J.B. Jr. Impedance of the Residential Power-Distribution Circuit // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1985. - Vol. EMC-27, No 1, Feb. - pp. 6-12.

55. Кириллов В.И. Многоканальные системы передачи: Учебник. 2-е изд. -М.: Новое знание, 2003. 751 с.

56. Большая советская энциклопедия / Гл. ред. A.M. Прохоров. 3-е изд. - Т. 30. - М.: Сов. энциклопедия, 1978. - 632 с.

57. Stuber G.L., Barry J.R., McLaughlin S.W., Li Y., Ingram M.A., Pratt T.G. Broadband MIMO-OFDM Wireless Communications. // Proceedings of the IEEE. 2004. - Vol. 92, No. 2, Feb. - pp. 271-294.

58. L. Selander, Powerline communications: Channel properties and. communication strategies // Ph.D. Dissertation. 1999. - Lund University, Sweden. -107 pp.

59. Боде Г. Теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью. -М.: ГИИЛ, 1948. -641 с.

60. Фано P.M. Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов. М.: Сов. радио, 1965. - 70 с.

61. Богачев В.М. Синтез цепей связи для широкополосных усилителей. М.: МЭИ, 1980.- 100 с.

62. Вай Кайчэнь. Теория и проектирование широкополосных согласующих цепей. М.: Связь, 1979. - 288 с.

63. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. -М.: Наука, 1973. 736 с.

64. Джеффрис Г., Свирлс Б. Методы математической физики. Выпуск 1. -М.: Мир, 1969.-424 с.

65. Гудков В.В., Мусатов А.В. Трансформирующие эллиптические фильтры // Теория и техника радиосвязи. Науч.-техн. сб. Воронеж: ВНИИС- 1993. -№1. - С. 140- 144.

66. Гудков В.В., Мусатов А.В., Филатов С.Н. К расчету входных параметров трансформирующих эллиптических фильтров // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры. Межвузовский сб. науч. трудов. Воронеж: ВГТУ. -1997. - С. 109-111.

67. Гудков В.В., Мусатов А.В., Филатов С.Н. Широкополосные согласующие устройства со всплесками затухания // Теория и техника радиосвязи. Науч.-техн. сб. / Воронеж: ВНИИС. 1999. - Вып. 1. - С. 78 - 81.

68. Шимони К. Теоретическая электроника. М.: Мир, 1964. - 760 с.

69. И.И. Трифонов. Расчет электронных цепей с заданными частотными характеристиками. М.: Радио и связь, 1988. - 304 с.

70. Дж. К. Фидлер, К. Найтингейл. Машинное проектирование электронных схем. М.: Высшая школа, 1985. - 216 с.

71. Варакин J1.E. Теория систем сигналов. М.: Сов. радио, 1978. - 304 с.

72. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций / А.И.Солонина, Д.А.Улахович, С.М.Арбузов и др. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 768 с.

73. Поляков В.Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. М.: Патриот, 1990.-264 с.

74. The Application of Programmable DSPs in Mobile Communications / Edited by Gatherer A., Auslander E. John Wiley & Sons Ltd, 2002. - 391 pp.

75. Котельников B.A. Теория потенциальной помехоустойчивости. M.: Радио и связь, 1998.

76. Shannon С.Е. A Mathematical Theory of Communication // The Bell System Technical Journal. -1948. -Vol. 27, July, October, pp. 379^123, 623-656.

77. Smith S.W. The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. -California Technical Publishing, 1999. 678 pp.

78. Vaseghi S.V. Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction. Second Edition. John Wiley & Sons Ltd, 2000. - 473 pp.

79. Радиоприемные устройства / B.H. Банков, Л.Г. Баргулин, М.И. Жодзишский и др.; Под ред. Л.Г. Баргулина. М.: Радио и связь, 1984. - 272 с.

80. Каламбеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. Пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1988. -368 с.

81. Защита от радиопомех / М.В. Максимов, М.П. Бобнев, Б.Х. Кривицкий и др.; Под ред. М.В. Максимова. М.: Советское радио, 1976. - 496 с.

82. Рабинер Л.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов. / Пер. с англ., Под ред. М.В. Назарова, Ю.Н. Прохорова. М.: Радио и связь, 1981. -496 с.

83. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. / Пер. с нем. М.: Мир, 1982. - 512 с.

84. Проектирование радиопередатчиков: Учеб. пособие для вузов. / В.В. Шахильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под. ред. В.В. Шахгильдяна- М.: Радио и связь, 2000. 656 с.

85. Системы фазовой синхронизации с элементами дискретизации. 2-е изд., доп. и перераб. / В.В. Шахильдян, А.А. Ляховкин, В.Л. Карякин и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна В.В. М.: Радио и связь, 1989. - 320 с.

86. Цифровые радиоприемные системы: Справочник. / М.И. Жодзишский, Р.Б. Мазепа, Е.П. Овсянников и др.; Под ред. М.И. Жодзишского. М.: Радио и связь, 1990.-208 с.

87. Основы передачи дискретных сообщений: Учеб. пособие для вузов / Н.В. Захарченко, П.Я. Нудельман, В.Г. Кононович. -М.: Радио и связь, 1990.- 240с.

88. Радиотехнические системы: Учеб. для вузов / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Высшая школа, 1990.-496 с.

89. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. 2-е изд. М.: Советское радио, 1970. - 728 с.

90. Березин Л.В., Вейцель В.А. Теория и проектирование радиосистем: Учеб. пособие для вузов. / Под ред. В.Н. Типугина. М.: Советское радио, 1977.-448 с.

91. Куликов В. Цифровые сигнальные процессоры: рынок и тенденции // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2006. - №2. - С. 46-47.

92. Губанов Д.А., Стешенко В.Б., Шипулин С.Н. Современные алгоритмы ЦОС: перспективы реализации // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. -1999.-№1. С. 54-57.

93. Марков С. Цифровые сигнальные процессоры. Книга 1 М.: Микроарт, 1996.-136 с.

94. Куприянов М.С. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов: Справочник. М.: Наука и техника, 2005.

95. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учебн. пособие для вузов / О.В. Алексеев, А.А. Головков, И.Ю. Пивоваров и др.; Под ред. О.В. Алексеева. М.: Высшая школа, 2000. - 479 с.

96. Кандырин Ю.В. Автоматизированный многокритериальный выбор альтернатив в инженерном проектировании. М.: Изд. МЭИ, 1992. - 57 с.

97. Гончаров Ю. DSP-микроконтроллеры для систем управления. Особенности архитектуры и преимущества использования // Электронные компоненты. 2004. - №7. - С. 71-73.

98. Козаченко В., Анучин А., Дроздов А. Сигнальные микроконтроллеры Texas Instruments для управления двигателями и автоматизации промышленности // Электронные компоненты. 2004. - №7. - С. 91-95.

99. Тяжев А.И. Выходные устройства приемников с цифровой обработкой сигналов. Самара, Самарский университет, 1992 - 276 с.

100. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. -М.: Советское радио, 1972. 326 с.

101. Гуткин JI.C. Проектирование радиосистем и радиоустройств. М.: Радио и связь, 1986.-288с.

102. R. Cortina. Telecommunication Systems on Power Distribution Networks: High Frequency performances of Carrier Channels // IEEE Transactions on Power Delivery. 1994. - Vol.9 No. 2, April. - pp. 654-660.

103. Chan M.H.L., Donaldson R.W. Amplitude, Width, and Interarrival Distributions for Noise Impulses on Intrabuilding Power Line Communication Networks // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1989. - Vol. 31, No.3, August. - pp. 320-323.

104. Newbury J.E., Morris K.J. Power Line Carrier Systems For Industrial Control Applications // IEEE Transactions on Power Delivery. 1999. - Vol. 14, No. 4, October.-pp. 1191-1196.

105. Chaffanjon D. et. al. Differential and Common Mode Propagation in PLC Low Voltage Networks // IEEE Transactions on Power Delivery. 1999. - Vol.14, No.2, April.-pp. 327-333.

106. Handbook of mathematical functions. Tenth Printing. / Edited by Abramovitz M., Stegun I. A. National Bureau of Standards, 1972. - 1046 pp.

107. E. B. Hogenauer. An economical class of digital filters for decimation and interpolation. // IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing. -1981. Vol. ASSP-29,April - pp. 155 - 162.

108. Закиров З.Г., Надеев А.Ф., Файзуллин P.P., Сотовая связь стандарта GSM. М.: Экотрендз, 2004. - 264 с.

109. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. для вузов. 3-е изд. М.: Высш. шк., 2004. - 790 с.

110. Кочетков А.И. Метод повышения качества передачи информации по сетям электропитания в автоматизированной системе контроля и учета электроэнергии // Дис. канд. техн. наук. 2005. - 153 с.

111. Документация фирм-производителей электронных компонентов

112. Echelon Corporation. PL 3120 / PL 3150 Powerline Transceiver Data Book. Version 1.1.

113. Intellon Corporation. SSC P485 PL Transceiver 1С. Technical Data Sheet. www.intellon.com.

114. SGS-Thomson Microelectronics. ST7537HS1. Home Automation Modem. June, 1995.

115. Texas Instruments. TMS320F2809, TMS320F2808, TMS320F2806, TMS320F2802, TMS320F2801, UDC9501, TMS320C2802, TMS320C2801, and TMS320F2801x DSPs. Data Manual. Literature Number: SPRS230H. October 2003 Revised June 2006.

116. Huloux J., Hanus L., ST7537. Power Line Modem Application. Application Note. SGS-Thomson Microelectronics, 1995. www.stm.com.

117. Philips Semiconductors. TDA5051A. Home automation modem. Product specification, www.semiconductors.philips.com.

118. National Semiconductor. LM1893/LM2893. Carrier-Current Transceiver. April, 1995.

119. ST Microelectronics. ST7538. Power Line FSK Transceiver. September, 2003.

120. Ангстрем. KP1446XK1. Приемопередатчик по сети переменного тока 110-380В. 19 Октября2001.

121. М. Ргорр, D. Ргорр, J. GMnan. The powerline as the high-speed backbone of a home network. Adaptive Networks, Inc, 2001.

122. Yitran Communications. ПМ1-В. Power Line Modem. Product Brief December 24,2003.

123. Yitran Communications. ITM10.24 Mbit/s Power Line Modem. 2001.

124. Yitran Communications. IT800SCP. Simple Control Protocol Power Line Communication Modem Data Sheet November, 2004.

125. Echelon Corp. LonWoiks® PLT-22 Power Line Transceiver. User's Guide. 2002.

126. Стандарты в области передачи информации по силовой электрической сети137. CENELEC EN 50065-1.

127. Konnex Association. Konnex Specification 1.0. Brussels, 2000.

128. CEBus specification (EIA 600). www.cebus.org.140. ГОСТР 51317.3.8-99.

129. FCC Rules. § 15.107, § 15.209.1. Патенты на изобретения

130. US Patent 5,404,127. / Dec.1993. Power Line Communicating While Avoiding Determinable Interference Harmonics. / Lee et al, Echelon Corporation (US). -15 pp.

131. US Patent 6,064,695. / May 2000. Spread spectrum communication system utilizing differential code shift keying. / Raphaeli D. Itran Communications Ltd (Israel). 35 pp.

132. RU 2 246 136. / 2003. Система сбора данных по распределительной сети переменного тока / Соколов Ю.Б., Сахаров В.В. (Россия). 8 е.: ил.

133. RU 2 247 475. / 2003. Способ гармонической модуляции сигнала / Соколов Ю.Б., Сахаров В.В. (Россия). 8 е.: ил.

134. US Patent 3,047,660. /1962. Means for Obtaining Character Time in a Radio Communication System Receiver, / Costas J.P. (US). -18 pp.