電力線接入技術分析

魏徐麗

【摘要】 本文簡要介紹了電力線載波通信（PLC），系統闡述擴頻技術和正交頻分復用（OFDM）技術在其中的應用，并在特定的應用背景中對這兩種技術的優缺點進行了比較和分析。

【關鍵詞】 電力線通信（PLC） 擴頻（SST） 正交頻分復用（OFDM） 電力線接入

一、電力線通信的基本概念

電力線通信（PLC）技術是采用電力線傳送數據和話音信號的一種通信方式。該技術是將載有信息的高頻信號加載到電力線上，用電線進行數據傳輸，通過專用的電力線調制解調器將高頻信號從電力線上分離出來，傳送到終端設備。由于它具有不用布線、覆蓋范圍廣和連接方便的特點，被認為是很有競爭力的一種接入技術，成為解決 “最后一公里”問題的最佳方案之一。

二、電力線的電磁環境分析

由于電力線并不是專門用于通信的，所以在低壓電力線上實現可靠的數據通信在技術上還有很多障礙。影響電力線通信可靠性的主要因素有：噪聲電平高、阻抗變化大、信號電平衰減劇烈、多徑衰落。電力線的衰減隨著頻率的增大而增大。

目前電網中使用的調制解調器均為窄帶調制，基本調制方式有ASK、FSK及PSK等。實現手段有二進制調制和M進制調制，前者頻帶利用率低，而后者雖可通過增大進制來提高傳輸速率，但是在相同的S/N下，隨著M的增大，系統誤碼率將增大。并且這些調制方式的抗噪聲性能較弱，不能彌補電力線信道物理特性上的缺陷。擴頻技術和正交頻分復用（OFDM）調制技術是近幾年發展起來的通信技術，具有一定的抗干擾和抗多徑能力，在電力線通信中已經得到了較理想的應用。

三、擴頻技術（Saread Spectrum communication）

3.1 擴頻通信的基本原理

擴頻通信技術是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調制的方法來實現的，與所傳信息數據無關；在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、解擴及恢復所傳信息數據。

根據Shannon定理：C=Blog2（1+S/N），當信道容量C恒定時，在一定的信噪比的情況下，可通過增加頻帶寬度B的方法，在較低的信噪比（S/N）情況下，傳輸信息，這正是擴頻通信技術的原理。

3.2 擴頻通信的技術特點

（1）抗噪聲干擾能力。擴頻通信在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，而收端又采用相關檢測的辦法來解擴，使有用寬帶信息信號恢復成窄帶信號，而把非所需信號擴展成寬帶信號，然后通過窄帶濾波技術提取有用的信號。這祥，對于各種干擾信號，因其在收端的非相關性，解擴后只有很微弱的成份。（2）抗多徑能力。多徑干擾通常采用以下兩種方法來解決：即分集/接收技術和梳狀濾波器的方法。這兩種技術在擴頻通信中都易于實現。利用擴頻碼的自相關特性，在接收端從多徑信號中提取和分離出最強的有用信號，或把多個路徑來的同一碼序列的波形相加合成，這相當于梳狀濾波器的作用。由于擴頻通信具有抗干擾和衰減能力強的特點，因此非常適合電力線通信信道。

四、OFDM調制方式

OFDM是一種頻譜利用率極高的技術，它采用多載波并行傳輸，每個載波的傳輸速率較低。因此在無需均衡的情況下可以適應多徑反射、大的窄代噪聲、沖擊性噪聲等苛刻的物理環境。

4.1 OFDM調制方式的基本原理

OFDM調制技術的基本原理就是將可用帶寬分割為若干窄帶、低速率載波，大量的窄帶載波同時傳送，每個載波的調制速率較低，但總體表現為極高的傳輸速率。OFDM是一種并行數據傳輸系統，由頻率上等間隔的N個子載波構成，他們分別調制一路獨立的數據信息，調制之后N個子載波的信號相加同時發送。通過選擇載波間隔，使子載波在整個符號周期上保持頻譜上的正交性，可以無失真的恢復發送信息，從而提高系統的頻譜利用率。

4.2 OFDM技術特點

OFDM技術有顯著的特點：抗噪聲干擾能力強、抗多徑能力強、頻帶利用率理論上可達到仙農信息論極限，所以它也很適合電力線通信。目前，Intellon公司的PowerPacket電力線載波芯片采用了OFDM技術，能夠提供14Mbps的數據傳輸速率。

五、結束語

電力線通信采用了以上較為先進的技術，保證了通信自身的可靠性和穩定性；此外低壓電力線系統的網絡建設的比較完備，分布范圍廣。與其他接入方式比較，電力線接入具有“No New Wires”、接入方便和成本較低等優點。隨著技術的發展和相關產品的推陳出新，電力線接入有望成為一種可以和光纖相媲美的接入方式。

參 考 文 獻

[1] 楊剛等，電力線通信技術，電子工業出版社，2011（1）