低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)

楊團(tuán)結(jié)

【摘要】 本文著重分析了低壓電力線數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)，還對(duì)低壓電力線數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)展開了討論，分析了低壓電力數(shù)據(jù)通信技術(shù)，對(duì)多載波通信技術(shù)進(jìn)行了介紹，對(duì)于低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)論述。

【關(guān)鍵詞】 低壓電力線 載波通信 通信設(shè)計(jì)

一、引言

低壓電力線數(shù)據(jù)通信技術(shù)是一種數(shù)據(jù)交換和傳遞的技術(shù)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(shù)的推廣和應(yīng)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。隨著社會(huì)的發(fā)展，國(guó)家最廣泛的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)就是電力網(wǎng)的建立，這保證了我們生活的正常進(jìn)行。使用電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可以使有電力線的地區(qū)十分容易的進(jìn)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(shù)的覆蓋范圍十分的廣泛，操作起來(lái)也非常容易，并且低壓電力線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的使用可以避免大量的通信通道的建設(shè)，對(duì)于工程投資可以大大的節(jié)省，并且還減少了對(duì)于居民生活的影響，也避免了對(duì)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(gè)國(guó)家和企業(yè)都對(duì)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(yàn)，還有很多技術(shù)上成熟的產(chǎn)品已經(jīng)開始進(jìn)行使用，隨著我國(guó)社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于信息化建設(shè)的力度也在不斷加大，所以電力通信技術(shù)也上了一個(gè)新的臺(tái)階。

二、電力通信技術(shù)的概述

電力通信技術(shù)是一種傳輸通道，是以低壓電網(wǎng)作為信號(hào)的，把要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行一定的頻率調(diào)制，然后再與低壓電力信號(hào)產(chǎn)生偶合的作用，電力通信技術(shù)的載體是低壓電信號(hào)，可以把數(shù)字信號(hào)可靠準(zhǔn)確的傳遞到客戶端，然后經(jīng)過頻率的調(diào)節(jié)可以進(jìn)行電信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)的分離工作，這樣就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的傳遞工作。所以，終端信號(hào)的質(zhì)量和信號(hào)傳遞過程中的所有載體和信息通道的質(zhì)量是分不開的。在國(guó)外的發(fā)達(dá)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(jié)構(gòu)，所以可以使數(shù)據(jù)在傳遞的過程當(dāng)中避免別的信號(hào)的干擾。

我國(guó)面臨著十分特別的電網(wǎng)環(huán)境，常常會(huì)收到信號(hào)減弱的影響以及噪聲的影響，這樣就會(huì)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(lái)說(shuō)指的是電力線上的高音噪聲，它的隨機(jī)性是非常大的，所以電力通信技術(shù)的關(guān)鍵控制點(diǎn)就是對(duì)于噪聲的控制。

三、低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)的應(yīng)用

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

低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)的脈沖噪聲具有高能量，還有瞬間性，所以載波信號(hào)的傳輸受到的影響是十分巨大的，產(chǎn)生的錯(cuò)碼率較大，而終端對(duì)于這種錯(cuò)碼又不能及時(shí)的進(jìn)行糾錯(cuò)，還有就是，電力網(wǎng)當(dāng)中的多徑效應(yīng)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(jìn)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(diào)制方法，可以使用DMT調(diào)制，振幅鍵控以及QAM調(diào)制等等。

為了保證數(shù)據(jù)可以進(jìn)行高速的傳輸，還實(shí)現(xiàn)了多載波并行傳輸?shù)燃夹g(shù)，本文當(dāng)中對(duì)低壓電力線的高速數(shù)據(jù)傳遞的方法進(jìn)行了深入的論述，對(duì)于相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案也進(jìn)行了積極探討。

四、低壓電力線載波通信的標(biāo)準(zhǔn)以及高速數(shù)據(jù)通信的方法介紹

對(duì)于低壓電力載波通信的標(biāo)準(zhǔn)主要有三個(gè)，也就是PHN1.0標(biāo)準(zhǔn)，CEBUS標(biāo)準(zhǔn)以及CEA聯(lián)合集團(tuán)的標(biāo)準(zhǔn)。1992年針對(duì)家庭使用的CEBUS電器聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在美國(guó)正式發(fā)布，目前已經(jīng)獲得了ANSI的認(rèn)證，這一標(biāo)準(zhǔn)主要是對(duì)于低速數(shù)據(jù)的傳遞來(lái)說(shuō)的。還有很多國(guó)家的技術(shù)公司成立了非盈利集團(tuán)，這個(gè)集團(tuán)開發(fā)了一個(gè)方法，可以連接計(jì)算機(jī)或者其他的電子設(shè)備，這主要是使用電源插座完成的。

2001年第一個(gè)電力線的關(guān)于家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布了，使用的技術(shù)是Intellon，使用的調(diào)制技術(shù)是OFDM，數(shù)據(jù)信息的傳遞速度達(dá)到了14Mbps。這個(gè)規(guī)范涉及的范圍比較廣泛，例如多節(jié)點(diǎn)的文件傳輸，流媒體以及節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的文件傳輸?shù)取?998年消費(fèi)電子協(xié)會(huì)建立了一個(gè)企業(yè)聯(lián)合集團(tuán)，包括幾個(gè)公司在內(nèi)。

Intellon公司實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高速傳輸，使用的是無(wú)限通信中的擴(kuò)頻通信的技術(shù)，想要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效而高速的傳輸，就使用了正交頻分復(fù)技術(shù)，也可以叫做OFDM技術(shù)，這個(gè)技術(shù)可以可以同時(shí)在不同的載頻上進(jìn)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(shù)。以往多徑衰落的問題在電力線通信技術(shù)中時(shí)有發(fā)生，而OFDM很好的解決了這一點(diǎn)。這種技術(shù)的數(shù)據(jù)信息的傳輸速度非常的快，一般可以達(dá)到100Mbps，如今的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了14 Mbps。對(duì)于這一技術(shù)的研究已經(jīng)有很多公司，比如Piscataway等。

近幾年正交頻分復(fù)用的調(diào)制技術(shù)以及擴(kuò)頻通信技術(shù)的應(yīng)用都比較廣泛，也得到了更加快速的發(fā)展，這兩個(gè)技術(shù)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(shù)。是低壓電力線數(shù)據(jù)通信使用效果較好的方式。兩個(gè)技術(shù)相比較，OFDM的調(diào)制效率高，擴(kuò)頻通信的功效低。所以，超過10 Mbps的地方用OFDM方式，其他場(chǎng)合可以使用擴(kuò)頻通信技術(shù)。

五、正交頻分復(fù)用技術(shù)的設(shè)計(jì)方案

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

正交頻分用技術(shù)將高度進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行調(diào)制，成為很多子載波。然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換再在N個(gè)子載波上進(jìn)行調(diào)制。

OFDM技術(shù)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(duì)于噪聲的抵抗能力很好，還可以抗干擾，可以抵抗多徑效應(yīng)的發(fā)生。但是OFDM也有一些缺點(diǎn)，那就是它的峰值平均功率比是較高的，現(xiàn)如今對(duì)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(diǎn)，因此，已經(jīng)是電力線數(shù)據(jù)告訴傳遞的一個(gè)較好的方法。低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)涉及到兩個(gè)方面，一是前端模擬量的接口設(shè)計(jì)，二是外部控制器的接口設(shè)計(jì)。

六、結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)中的一個(gè)十分重要的技術(shù)就是使用低壓電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)如今，OFDM技術(shù)以及擴(kuò)展頻譜技術(shù)都得到了非?？焖俚陌l(fā)展，這兩項(xiàng)技術(shù)形式已經(jīng)進(jìn)入到了非常實(shí)用的階段，可以實(shí)現(xiàn)電力線數(shù)據(jù)信息的高速傳輸。近年來(lái)，隨著社會(huì)和科技的快速發(fā)展，信號(hào)處理技術(shù)得到了發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到了發(fā)展，模式識(shí)別技術(shù)以及人工智能技術(shù)都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)的理論研究方面已經(jīng)比較成熟，但是運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中情況還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

參 考 文 獻(xiàn)

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