低壓電力線數(shù)據(jù)通信設計

楊團結

【摘要】 本文著重分析了低壓電力線數(shù)據(jù)通信的特點，還對低壓電力線數(shù)據(jù)通信的標準展開了討論，分析了低壓電力數(shù)據(jù)通信技術，對多載波通信技術進行了介紹，對于低壓電力線數(shù)據(jù)通信設計進行了詳細論述。

【關鍵詞】 低壓電力線 載波通信 通信設計

一、引言

低壓電力線數(shù)據(jù)通信技術是一種數(shù)據(jù)交換和傳遞的技術手段，是用低壓電力線作為載波方式的。低壓電力線數(shù)據(jù)通信技術的推廣和應用前景十分優(yōu)良，和很多各種各樣的通信方式相比具有非常獨特的優(yōu)點。隨著社會的發(fā)展，國家最廣泛的一個網(wǎng)絡就是電力網(wǎng)的建立，這保證了我們生活的正常進行。使用電力線進行數(shù)據(jù)通信，可以使有電力線的地區(qū)十分容易的進行數(shù)據(jù)的交換使用，還能輕松的從網(wǎng)上獲得所需的數(shù)據(jù)信息，低壓電力線數(shù)據(jù)通信技術的覆蓋范圍十分的廣泛，操作起來也非常容易，并且低壓電力線數(shù)據(jù)通信技術的使用可以避免大量的通信通道的建設，對于工程投資可以大大的節(jié)省，并且還減少了對于居民生活的影響，也避免了對已有建筑物的破壞行為，不但能夠降低成本，還可以大量節(jié)省能源。

現(xiàn)如今，世界各個國家和企業(yè)都對電力通信產(chǎn)品的研發(fā)產(chǎn)生了十分濃厚的興趣，比如SONY、NERA以及SIEMENS等等，這些企業(yè)為電力通信產(chǎn)品的研發(fā)提供了很多成功經(jīng)驗，還有很多技術上成熟的產(chǎn)品已經(jīng)開始進行使用，隨著我國社會以及經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于信息化建設的力度也在不斷加大，所以電力通信技術也上了一個新的臺階。

二、電力通信技術的概述

電力通信技術是一種傳輸通道，是以低壓電網(wǎng)作為信號的，把要傳輸?shù)臄?shù)字信號進行一定的頻率調制，然后再與低壓電力信號產(chǎn)生偶合的作用，電力通信技術的載體是低壓電信號，可以把數(shù)字信號可靠準確的傳遞到客戶端，然后經(jīng)過頻率的調節(jié)可以進行電信號以及數(shù)字信號的分離工作，這樣就實現(xiàn)了信號的傳遞工作。所以，終端信號的質量和信號傳遞過程中的所有載體和信息通道的質量是分不開的。在國外的發(fā)達地位，電力網(wǎng)的環(huán)境比較純凈，使用的是專門的濾波的系統(tǒng)結構，所以可以使數(shù)據(jù)在傳遞的過程當中避免別的信號的干擾。

我國面臨著十分特別的電網(wǎng)環(huán)境，常常會收到信號減弱的影響以及噪聲的影響，這樣就會使得數(shù)據(jù)信息在傳遞的過程中有丟碼和亂碼的現(xiàn)象發(fā)生。噪聲一般來說指的是電力線上的高音噪聲，它的隨機性是非常大的，所以電力通信技術的關鍵控制點就是對于噪聲的控制。

三、低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術的應用

低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術是一種載波通信的技術手段，是一種通信方式，低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術是電力網(wǎng)的基礎，也就是一種無線技術，無線技術包括電力線，無線信道以及電話線等，使用電力線進行信息的傳遞是比較復雜的，尤其是它的成本比較低廉，所以各行各業(yè)對它的關注都是比較大的。

低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術的脈沖噪聲具有高能量，還有瞬間性，所以載波信號的傳輸受到的影響是十分巨大的，產(chǎn)生的錯碼率較大，而終端對于這種錯碼又不能及時的進行糾錯，還有就是，電力網(wǎng)當中的多徑效應現(xiàn)象是較為普遍的，主要是阻抗不匹配的原因造成的。使用電力線進行數(shù)據(jù)的傳輸工作，一般情況下可以使用各種各樣的調制方法，可以使用DMT調制，振幅鍵控以及QAM調制等等。

為了保證數(shù)據(jù)可以進行高速的傳輸，還實現(xiàn)了多載波并行傳輸?shù)燃夹g，本文當中對低壓電力線的高速數(shù)據(jù)傳遞的方法進行了深入的論述，對于相應的設計方案也進行了積極探討。

四、低壓電力線載波通信的標準以及高速數(shù)據(jù)通信的方法介紹

對于低壓電力載波通信的標準主要有三個，也就是PHN1.0標準，CEBUS標準以及CEA聯(lián)合集團的標準。1992年針對家庭使用的CEBUS電器聯(lián)網(wǎng)標準在美國正式發(fā)布，目前已經(jīng)獲得了ANSI的認證，這一標準主要是對于低速數(shù)據(jù)的傳遞來說的。還有很多國家的技術公司成立了非盈利集團，這個集團開發(fā)了一個方法，可以連接計算機或者其他的電子設備，這主要是使用電源插座完成的。

2001年第一個電力線的關于家庭網(wǎng)絡的標準發(fā)布了，使用的技術是Intellon，使用的調制技術是OFDM，數(shù)據(jù)信息的傳遞速度達到了14Mbps。這個規(guī)范涉及的范圍比較廣泛，例如多節(jié)點的文件傳輸，流媒體以及節(jié)點到節(jié)點的文件傳輸?shù)取?998年消費電子協(xié)會建立了一個企業(yè)聯(lián)合集團，包括幾個公司在內。

Intellon公司實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高速傳輸，使用的是無限通信中的擴頻通信的技術，想要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效而高速的傳輸，就使用了正交頻分復技術，也可以叫做OFDM技術，這個技術可以可以同時在不同的載頻上進行數(shù)據(jù)的傳遞，主要是由于它使用的是多載波的傳遞技術。以往多徑衰落的問題在電力線通信技術中時有發(fā)生，而OFDM很好的解決了這一點。這種技術的數(shù)據(jù)信息的傳輸速度非常的快，一般可以達到100Mbps，如今的產(chǎn)品已經(jīng)達到了14 Mbps。對于這一技術的研究已經(jīng)有很多公司，比如Piscataway等。

近幾年正交頻分復用的調制技術以及擴頻通信技術的應用都比較廣泛，也得到了更加快速的發(fā)展，這兩個技術都可以抵抗多徑衰落，并且有非常好的抗干擾的性能，因此是較好的通信技術。是低壓電力線數(shù)據(jù)通信使用效果較好的方式。兩個技術相比較，OFDM的調制效率高，擴頻通信的功效低。所以，超過10 Mbps的地方用OFDM方式，其他場合可以使用擴頻通信技術。

五、正交頻分復用技術的設計方案

由于低壓電力線通信技術發(fā)展的時間比較久遠，所以傳輸速率是比較低的，一般可以用于遠程抄表進行使用。隨著科學和技術的不斷發(fā)展，低壓電力線對于數(shù)據(jù)的高速度傳遞也逐漸變成了現(xiàn)實。OFDM技術的數(shù)據(jù)調制方式是正交載波，一般來說，可以在接收端進行數(shù)據(jù)的調制，這樣就可以避免干擾的發(fā)生。

正交頻分用技術將高度進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行分解，將分解后得到的很多子信息流使用低速的數(shù)據(jù)流進行調制，成為很多子載波。然后經(jīng)過轉換再在N個子載波上進行調制。

OFDM技術可以將相鄰的子載波的間隔雖短到最小，讓它們之間沒有警戒頻率的存在。OFDM對于噪聲的抵抗能力很好，還可以抗干擾，可以抵抗多徑效應的發(fā)生。但是OFDM也有一些缺點，那就是它的峰值平均功率比是較高的，現(xiàn)如今對這一問題的研究已經(jīng)取得了一定的突破。

鑒于OFDM的優(yōu)點，因此，已經(jīng)是電力線數(shù)據(jù)告訴傳遞的一個較好的方法。低壓電力線數(shù)據(jù)通信設計涉及到兩個方面，一是前端模擬量的接口設計，二是外部控制器的接口設計。

六、結語

電力系統(tǒng)中的一個十分重要的技術就是使用低壓電力線進行數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)如今，OFDM技術以及擴展頻譜技術都得到了非常快速的發(fā)展，這兩項技術形式已經(jīng)進入到了非常實用的階段，可以實現(xiàn)電力線數(shù)據(jù)信息的高速傳輸。近年來，隨著社會和科技的快速發(fā)展，信號處理技術得到了發(fā)展，計算機技術也得到了發(fā)展，模式識別技術以及人工智能技術都得到了長足的發(fā)展。在低壓電力線數(shù)據(jù)通信設計的理論研究方面已經(jīng)比較成熟，但是運用到實踐當中情況還需要進一步改進。

參 考 文 獻

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