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面向下一代核电DCS通信系统的抗噪声编码研究

单巍伟 任洁 彭伟伦 曾辉 李思兴 肖安洪 冯晋涛 邓宇豪

单巍伟, 任洁, 彭伟伦, 曾辉, 李思兴, 肖安洪, 冯晋涛, 邓宇豪. 面向下一代核电DCS通信系统的抗噪声编码研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 274-279. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0274
引用本文: 单巍伟, 任洁, 彭伟伦, 曾辉, 李思兴, 肖安洪, 冯晋涛, 邓宇豪. 面向下一代核电DCS通信系统的抗噪声编码研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 274-279. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0274
Shan Weiwei, Ren Jie, Peng Weilun, Zeng Hui, Li Sixing, Xiao Anhong, Feng Jintao, Deng Yuhao. Anti-Noise Coding Research for Next-Generation Nuclear Power DCS Communication System[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 274-279. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0274
Citation: Shan Weiwei, Ren Jie, Peng Weilun, Zeng Hui, Li Sixing, Xiao Anhong, Feng Jintao, Deng Yuhao. Anti-Noise Coding Research for Next-Generation Nuclear Power DCS Communication System[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 274-279. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0274

面向下一代核电DCS通信系统的抗噪声编码研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0274
详细信息
    作者简介:

    单巍伟(1996—),男,工学硕士,助理工程师,现主要从事核反应堆设计分析软件研发、核安全关键软件验证与确认相关工程和科研工作,E-mail: 841218789@qq.com

  • 中图分类号: TM623;TL48

Anti-Noise Coding Research for Next-Generation Nuclear Power DCS Communication System

  • 摘要: 在核电厂无线线路改造或下一代分布式控制系统(DCS)设计时引入无线信号的过程中,需通过纠错码提升无线通信质量。本文针对已编码无线信号核电厂仪控设备周边环境的通信性能进行研究,首先阐述了核电厂无线通信信号面临的问题,其次建立了仪控设备周边通信信道模型,并通过蒙特卡洛仿真的方法分析5G增强移动带宽(5GeMMB)场景下低密度奇偶校验码(LDPC)编码的性能,最后通过设备研制与现场实验进一步验证仿真分析结果。研究结果表明, 5GeMMB场景下LDPC编码在DCS无线通信环境中的适用性不足,需进一步改进通信设计以提升无线通信在核电厂仪控设备的可用程度。本研究可为核电厂生产系统引入无线信号提供一定的设计参考。

     

  • 图  1  瑞利衰落信道模型

    σ²—高斯分布方差;ai—第i条信号分量的幅值;θi—第i条信号分量的相位;j—复数单位;ni—符合σ²、均值等于0的高斯分布

    Figure  1.  Rayleigh Channel Model

    图  2  基图结构

    Figure  2.  BG Architecture

    图  3  点对点通信链路模型

    Figure  3.  Point-to-Point Communication Link Model

    图  4  信道1编码性能

    Figure  4.  Encoding Performance of Channel 1

    图  5  信道2编码性能

    Figure  5.  Encoding Performance of Channel 2

    图  6  信道3编码性能

    Figure  6.  Encoding Performance of Channel 3

    图  7  信道4编码性能

    Figure  7.  Encoding Performance of Channel 4

    图  8  核电5G点对点通信设备设计场景

    Figure  8.  Design Scenario for Nuclear Power 5G Point-to-Point Communication Equipment

    图  9  测试场景示意图

    Figure  9.  Schematic Diagram of the Test Site

    表  1  基图选择标准

    Table  1.   BG Selection Criteria

    基图 信息列 选取标准
    1 46 68 22 308<c≤8448且R≥1/3
    2 42 52 10 R≤1/4;c≤308;c≤3840且R≤2/3
      R—码率;c—信息码长
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    表  2  5G核电点对点通信设备部分设计指标

    Table  2.   Some Design Indicators for Nuclear Power 5G Point-to-Point Communication Equipment

    最大速率/(Mb·s−1) 15
    编码方式 数据信道QC-LDPC
    调制方式 16QAM、QPSK
    发射功率/ W 5
    工作频段/GHz 1~2
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    表  3  5G通信方案现场实验结果

    Table  3.   Experimental Results of On-site 5G Communication Scheme Testing

    序号 测试场景 时长/s 平均速率/
    (Mb·s−1)
    丢包率/%
    1 房间B内 0.5301 11.755 <0.01
    2 房间B至房间A外 320 10.979 2.42
    3 房间B至房间A内 331 5.178 35.24
    4 房间B至楼下 337 11.711 <0.01
    5 房间B至室外 100
    6 机房过铁门至房间B(开机) 4.3 10.947 2.40
    7 机房至房间B(开机) 3.6 11.521 0.63
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-11
  • 修回日期:  2024-04-01
  • 刊出日期:  2024-08-12

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