論文：電力線載波通信應(yīng)用

電力線載波通信應(yīng)用

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摘要：介紹了電力線載波通信技術(shù)的使用環(huán)境和自身特點，電力線載波通信面臨的困難。電力線通訊常用的幾種方式，重點說明了擴頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)和直接序列擴頻的原理。簡述了幾款專用電力線載波芯片，著重介紹了福星曉程和青島東軟的載波芯片的應(yīng)用電路以及結(jié)構(gòu)特點，比較了這兩款載波芯片異同，相同處為直接序列擴頻，不同之處在于分別采用了相位調(diào)制和頻率調(diào)制。
關(guān)鍵詞：電力線載波；直接序列擴頻；PL3106；PLCi38-III
Abstract: Introduced the environment of power line carrier communication technology,which own characteristic and the power line carrier communication fac
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推出以來,PLC已經(jīng)被而有效地應(yīng)用于電力系統(tǒng),它具有通道可靠性高,抗破壞能力強,投資少,不需要架設(shè)專用線路。鑒于自身的特點，電力系統(tǒng)一直以來都致力于發(fā)展和利用電力載波通信來實現(xiàn)電力的實時監(jiān)控和調(diào)度，并取得較好的效果，因此在很長的時間里,電力線載波在電力系統(tǒng)通信中占有主導(dǎo)地位。
1 低壓電力線載波通道特性
目前廣泛應(yīng)用的電力線載波通道主要集中在中、高壓電力線。低壓配電網(wǎng)由于直接面向用戶,各種不同性質(zhì)的負荷在任意的時間和位置隨機的斷開和連接，這使其通信環(huán)境極其惡劣。 電力線并非專為傳輸信號而設(shè)計，對于高頻信號電力線是一根非均勻傳輸線，在利用電力線作為傳輸媒介的通信過程中存在如負荷情況復(fù)雜,噪聲干擾強且具有時變性,信號衰減大,信道容量小等問題。影響電力線通信質(zhì)量的原因主要有以下三種：
1） 高頻信號的衰減及失真
由于電力線上隨機接入和斷開各種感性負載和容性負載，高頻信號在傳輸中必然存在衰減。一般來說，傳輸距離越遠，信號衰減越嚴(yán)重，但是由于電力線是非均勻的傳輸線，負載阻抗不匹配，這就會出現(xiàn)成駐波、反射等問題，不僅會使信號衰減，還會造成信號失真。
2）輸入阻抗不定
低壓電力網(wǎng)直接面對用戶，接入的負載類型各不相同，這使得不同頻率的阻抗也各不相同。而且電力線上的阻抗并非一成不變，因為負載接入是隨機的，無法根據(jù)某特定的阻抗選擇固定的頻率與之匹配。這給設(shè)計帶來很大的困難。
3） 傳輸干擾
電力線上存在著人為和非人為的干擾，人為的干擾主要是接入電力線的設(shè)備造成的，非人為的干擾是由一些如雷電等自然現(xiàn)象引起的。各種干擾都會對信號傳輸質(zhì)量有不利影響。
2 電力線載波常用通信方式
低壓電力線載波常用通信方式主要有窄帶通信、正交頻分復(fù)用、擴頻通信等方式。
2.1 窄帶通信技術(shù)
窄帶通信方式是早期電力線載波多采取的通信方式，主要包括相移監(jiān)控（PSK）和頻移鍵控（FSK）方式。PSK方式用兩種不同的相位表示“0”、“1”，通常是用0°和180°。FSK方式用兩種不同的頻率表示“0”、“1”。窄帶通信方式成本低廉、易于實現(xiàn)，早期應(yīng)用較多，但是抗干擾能力差，目前使用不多。
2.2 正交頻分復(fù)用方式
正交頻分復(fù)用（OFDM）是將串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為多個并行數(shù)據(jù)并分配給相應(yīng)的多個正交的子載波，從而在一根線上實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳輸而相互之間不受干擾。OFDM實際上就是多路窄帶載波同時傳送，其特點是通信速率高，但是電路成本較高，主要應(yīng)用于對通信速率要求高的場合。
2.3 擴頻通信技術(shù)
擴頻通信（SS）是在信號發(fā)射端將信號頻譜擴展后進行傳輸，在接收端再將接收到的信號解擴還原出原始信息。擴頻通信常用的四種擴頻方式為直接序列擴頻（DS）、線性調(diào)頻、跳頻（FH）、跳時（FH）。當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的是直接序列擴頻方式。
擴頻通信的優(yōu)點是抗人為干擾、抗窄帶干擾能力強，早期應(yīng)用于軍事通信領(lǐng)域。通信時先將普通數(shù)據(jù)調(diào)制為基帶信號，再用偽隨機碼（PN碼）對基帶信號經(jīng)行擴頻調(diào)制，將頻譜拓寬，形成寬帶信號利用電力線傳輸。在接收端用相同偽隨機碼進行解擴，將寬帶信號恢復(fù)為發(fā)送時的基帶信號，最后按照常規(guī)的處理手段將基帶信號解調(diào)得到信息。
擴頻通信的理論依據(jù)是信息論和抗干擾理論的基本公式。信息論中的香農(nóng)信道容量公式為：
(1)
式中，C為信道容量，單位b/s；B為信道帶寬，單位Hz；S為信號功率，單位W；N為噪聲功率，單位W。式1表示，為了增加傳輸速率C，可以增加帶寬B或信噪比S/N。同樣，在信道容量確定的情況下，如果帶寬足夠大，即使在信號被噪聲淹沒，也可以保證可靠傳輸，故而擴頻通信的抗干擾能力較強。
3 電力線載波芯片
3.1 國內(nèi)外載波芯片概況
早期電力線載波通信使用的是模擬載波機，至今我國部分地區(qū)仍在使用，現(xiàn)在隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了載波專用集成芯片。國外使用較早的有*R2210/*R2206,這是基于FSK方式的調(diào) ……（未完，全文共6088字，當(dāng)前僅顯示2138字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文：電力線載波通信應(yīng)用》）