電力線接入技術(shù)分析

魏徐麗

【摘要】 本文簡(jiǎn)要介紹了電力線載波通信（PLC），系統(tǒng)闡述擴(kuò)頻技術(shù)和正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)在其中的應(yīng)用，并在特定的應(yīng)用背景中對(duì)這兩種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較和分析。

【關(guān)鍵詞】 電力線通信（PLC） 擴(kuò)頻（SST） 正交頻分復(fù)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(shù)是采用電力線傳送數(shù)據(jù)和話(huà)音信號(hào)的一種通信方式。該技術(shù)是將載有信息的高頻信號(hào)加載到電力線上，用電線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)專(zhuān)用的電力線調(diào)制解調(diào)器將高頻信號(hào)從電力線上分離出來(lái)，傳送到終端設(shè)備。由于它具有不用布線、覆蓋范圍廣和連接方便的特點(diǎn)，被認(rèn)為是很有競(jìng)爭(zhēng)力的一種接入技術(shù)，成為解決 “最后一公里”問(wèn)題的最佳方案之一。

二、電力線的電磁環(huán)境分析

由于電力線并不是專(zhuān)門(mén)用于通信的，所以在低壓電力線上實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)通信在技術(shù)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(hào)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(wǎng)中使用的調(diào)制解調(diào)器均為窄帶調(diào)制，基本調(diào)制方式有ASK、FSK及PSK等。實(shí)現(xiàn)手段有二進(jìn)制調(diào)制和M進(jìn)制調(diào)制，前者頻帶利用率低，而后者雖可通過(guò)增大進(jìn)制來(lái)提高傳輸速率，但是在相同的S/N下，隨著M的增大，系統(tǒng)誤碼率將增大。并且這些調(diào)制方式的抗噪聲性能較弱，不能彌補(bǔ)電力線信道物理特性上的缺陷。擴(kuò)頻技術(shù)和正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的通信技術(shù)，具有一定的抗干擾和抗多徑能力，在電力線通信中已經(jīng)得到了較理想的應(yīng)用。

三、擴(kuò)頻技術(shù)（Saread Spectrum communication）

3.1 擴(kuò)頻通信的基本原理

擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴(kuò)展是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的碼序列來(lái)完成，用編碼及調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。

根據(jù)Shannon定理：C=Blog2（1+S/N），當(dāng)信道容量C恒定時(shí)，在一定的信噪比的情況下，可通過(guò)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(kuò)頻通信技術(shù)的原理。

3.2 擴(kuò)頻通信的技術(shù)特點(diǎn)

（1）抗噪聲干擾能力。擴(kuò)頻通信在空間傳輸時(shí)所占有的帶寬相對(duì)較寬，而收端又采用相關(guān)檢測(cè)的辦法來(lái)解擴(kuò)，使有用寬帶信息信號(hào)恢復(fù)成窄帶信號(hào)，而把非所需信號(hào)擴(kuò)展成寬帶信號(hào)，然后通過(guò)窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號(hào)。這祥，對(duì)于各種干擾信號(hào)，因其在收端的非相關(guān)性，解擴(kuò)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(lái)解決：即分集/接收技術(shù)和梳狀濾波器的方法。這兩種技術(shù)在擴(kuò)頻通信中都易于實(shí)現(xiàn)。利用擴(kuò)頻碼的自相關(guān)特性，在接收端從多徑信號(hào)中提取和分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，或把多個(gè)路徑來(lái)的同一碼序列的波形相加合成，這相當(dāng)于梳狀濾波器的作用。由于擴(kuò)頻通信具有抗干擾和衰減能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此非常適合電力線通信信道。

四、OFDM調(diào)制方式

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

4.1 OFDM調(diào)制方式的基本原理

OFDM調(diào)制技術(shù)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(shí)傳送，每個(gè)載波的調(diào)制速率較低，但總體表現(xiàn)為極高的傳輸速率。OFDM是一種并行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，由頻率上等間隔的N個(gè)子載波構(gòu)成，他們分別調(diào)制一路獨(dú)立的數(shù)據(jù)信息，調(diào)制之后N個(gè)子載波的信號(hào)相加同時(shí)發(fā)送。通過(guò)選擇載波間隔，使子載波在整個(gè)符號(hào)周期上保持頻譜上的正交性，可以無(wú)失真的恢復(fù)發(fā)送信息，從而提高系統(tǒng)的頻譜利用率。

4.2 OFDM技術(shù)特點(diǎn)

OFDM技術(shù)有顯著的特點(diǎn)：抗噪聲干擾能力強(qiáng)、抗多徑能力強(qiáng)、頻帶利用率理論上可達(dá)到仙農(nóng)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(shù)，能夠提供14Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。

五、結(jié)束語(yǔ)

電力線通信采用了以上較為先進(jìn)的技術(shù)，保證了通信自身的可靠性和穩(wěn)定性；此外低壓電力線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)產(chǎn)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(xiàn)

[1] 楊剛等，電力線通信技術(shù)，電子工業(yè)出版社，2011（1）