(1)背景噪声。指在发生、检查、测量和记录系统中与有用信号无关的一切干扰。背景噪声是典型离散高斯型的,共对载波通信系统影响较稳定。
(2)脉冲噪声。具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点,因而对于载波信号传输的影响相当大,不仅会造成信号误码率高;还有可能使接收设备内部产生自干扰,严重影响整个系统的工作。
以上两种噪声可以由噪声/任意函数发生器产生。
(3)白噪声加脉冲噪声。电力线路中这两类噪声通常并存。
(4)现场环境噪声。由噪声模拟器产生,通过在不同场合(城市、农村和山区)、不同时间段(白天、晚上)和不同天气(晴天、阴雨天)等场景下,对低压电力线现场背景噪声的采集和录制,将录制的背景噪声进行分析和归类,形成一个现场背景噪声的噪声库,再从噪声库中选取相应的噪声,通过D/A转换、噪声放大还原电力线现场信道环境,叠加到测试链路中。
噪声模拟器属于测试测量数据采集设备,可以自己研制,也可以采用专业公司提供的测试采集解决方案。例如,美国国家仪器(NI)公司的数字化仪,结合NI Labview采集控制、存储分析软件和Matlab分析软件,能够完成对电力线噪声信号的采集、保存和数据深加工。
2、抗噪声性能试验流程
试验项目为一定信噪比条件下的通信成功率测试,噪声环境有4种,即白噪声、同频噪声、脉冲噪声和场景模拟噪声。以RMS方式对噪声和信号强度进行测量,测量带宽超过信号传输带宽,由信号分析仪完成,通信成功率由测试主机按照标准协议实现,衰减量和噪声叠加均由主机程控。基本流程如下。
(1)初始状态下,选择衰减器处于10~20dB衰减量。
(2)调节信号发生器发射功率和衰减量,设定初始噪声功率(如-5dBm、-10dBm或者其他值)。
(3)改变噪声类型,如白噪声、同频噪声、脉冲噪声、白噪声+脉冲噪声和现场场景噪声。
(4)逐渐增大噪声功率,在每组信噪比条件下进行100次载波通信测试,记录通信成功率,直到通信成功率低于95%(或者其他标准值,如99% ),记录此时的噪声功率为载波通信模块的抗噪声性能指标。
测试评估。针对不同的噪声类型和噪声功率,会形成一定的信噪比条件,通信成功率也会随之变化,据此可以判断其抗噪性能。例如对于脉冲噪声条件,如果在-10dBm时达不到通过成功率,则认为试验不通过;而对于白噪声,达不到-5dBm的条件时,则判断为试验不通过。信噪比条件判断临界值需要行业标准。
三、灵敏度测试及抗衰减性能测试
在用电信息采集系统相关系列规范中,专网无线、公网无线都提到了接收灵敏度指标,但对电力线载波信道仅有传输误码率性能要求,而没有灵敏度方面的性能要求。因而,有业内人士提出需要增加适当的通信能力指标和环境适应性指标来针对低压电力线的恶劣环境和时变特性,通信能力应该有接收灵敏度和抗干扰性指标,还要有系统性的考核指标,特别是系统抄收时间、中继路由及自适应性。
针对灵敏度性能测试,也有不少测试从业人员进行了深入的研究,并提出了一些测试方案和优秀算法。如图3所示,基于本文的测试设备,从原理上讲满足灵敏度测试的技术要求,但是在实际操作中需要澄清并解决一个问题,即载波隔离,即载波衰减问题。如果不能在测试环境中很好地解决这个问题,所谓的灵敏度性能测试和抗衰减性能测试就很难量化其技术指标。
图3 灵敏度和抗衰减性能测试回路