Alçak gerilim güç hatları üzerinden iletişimde kiplenim ve kodlamanın etkileri

Abstract

Ill ÖZET Bu tezde, alçak gerilim güç hatlarının sayısal iletişimde kullanılması amacı ile modellenmesi incelenmiştir. Hazır olarak kurulu olan güç hatları bir iletişim kanalı sağladıkları ve yeni bir kanal kurmak ihtiyacım ortadan kaldırdıkları için, güç hatları üzerinden iletişim, özellikle internet erişimi, ölçü aletlerinin okunması ve SCADA (supervisory control and data acquisition) gibi uygulamalarda artan bir ilgi görmektedir. Ancak gürültü ve mesafeye bağlı zayıflamanın fazla olması, güç hatları üzerinden iletişimi zorlaştırmaktadır. Bu çalışma çerçevesinde yapılan kuramsal ve uygulamalı araştırmalar, hatların gürültü ve aktarım işlevi (zayıflama ve evre kayması) modellerini oluşturmak ve bu modelleri kullanarak hattı betimleyecek bir yazılım ortamı hazırlamak yönünde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen modellere ek olarak, iletişim için uygun sayısal kiplenim ve kodlama teknikleri ele alınmıştır. Evre kaymasının etkilerini azaltmak için evreuyumsuz kiplenim tekniklerinden NCFSK ve DPSK üzerinde durulmuştur. Hat üzerinde kullanılabilecek muhtemel kodlama teknikleri olarak Reed-Solomon kodlan, (14,8) öbek kod ve yineleme kodlaması ele alınarak, bu kiplenim ve kodlama tekniklerinin bit hata oramna ve iletişim mesafesine etkileri incelenmiştir. Alçak gerilim güç hatları üzerinden iletişim yapılması durumunda en iyi performansın DPSK kiplenimi ve RS kodlarının kullanılması ile elde edildiği sonucuna varılmıştır. Alfabe sayısının, M, artması DPSK'nm performansını düşürmüştür. Kodlamanın iletişim mesafesinin artmasında etkili bir rolünün olmamasına karşılık, iletişim yapılan mesafe içerisinde yanılgı olasılığının düşürülmesinde çok etkili olduğu gözlenmiştir.

IV ABSTRACT Low voltage power lines were modelled for digital communications. Since the existing power lines can provide a communications channel and thus avoids infrastructure investment on cabling, power line communications gained increasing interest for various category of applications such as internet access, automatic meter reading, SCADA etc.. However, because of the high noise levels and high attenuation with distance, power line communications is challenging subject. This thesis presents the results of the theoretical research to establish models for noise and transfer function (attenuation and phase shift) of the low voltage power lines. Using these models, a software was developed to predict the bit error rate performance in a power line channel for various modulation and coding techniques. Noncoherent modulation techniques, such as NCFSK and DPSK, were examined in order to avoid the problems related to phase coherence in the power line channel. Coding methods such as Reed-Solomon codes, (14,8) block code and repetition code were considered. In case of the digital communications over low voltage power lines, the best performance is obtained for Reed Solomon coding and DPSK modulation technique. When the alphabet size, M, is increased, the performance decreases for DPSK. Although the coding is not effective for increasing the communication range, it significantly decreases the probability of error in the communication range.