电力载波通信调制技术研究.docx

电力载波通信调制技术研究摘要：电力载波通信的众多优点得到了大量学者的研究同时产生的干扰也降低了数据传输的可靠性和高效性。从调制技术角度而言文章分析了现有的几种抑制干扰措施扩频技术OFDM技术等以减小干扰对电力线通信的影响。最后提出了调制技术必须根据PLC网络介质的特性来确定。关键字：电力载波通信；扩频；OFDM；调制1引言20世纪50年代就有在10kV线路上使用电力线通信（PowerLineCommunication）窄带载波技术的先例。20世纪80年代末我国也曾经使用小型集成电路农电载波机实现点对点的通信。随着通信技术的高速发展高速带宽PLC技术的研究也悄然兴起。21世纪以来PLC技术不断提升传输速率、抗干扰性能等研究工作得到了加强。但是电力线不是专门的通信线路在整个电力载波通信系统中存在着大量干扰严重的影响了通信系统的性能。PLC网络结构的复杂性：电力线上的阻抗不仅和传输信号的频率有关而且和负载有关电力线上负载的数量、类型不同不同频率的阻抗变化也不同变压器及导线特性阻抗的变化导致阻抗的变化多端阻抗匹配问题显得十分复杂；大量的设备随时随地都可能打开或关闭PLC拓扑结构致使多径效应更为严重信号随着传输距离和频率的变化而变化并且频率越高传输线的效应就越明显发生谐波导致某一频率下衰减会急速增加信息的传输得到严重衰减；PLC脉冲噪声带来的干扰尤为严重如果这类噪声的持续时间过长超过使用纠错码能容忍的检测和改正时间限度时会产生严重的突发错误。因此必须找到应对该噪声的干扰模型特别是基于OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）系统的抗干扰模型。2PLC接入系统的抗干扰分析PLC最终是实现数据交换的但是电网的拓扑结构、恶劣的传输信道、电磁兼容等问题严重阻碍了信号的传输因此PLC调制解调技术的研究十分有必要也是解决干扰的有效途径。2.1传统的调制技术ASK是振幅键控方式这种调制方式根据信号的不同来调节正弦波的幅度传输效率比较低抗噪能力比较低尤其是抗衰落能力也不强一般指适宜在恒参信道下采用不能应对PLC信道的时变性随机性要求。PSK是相移键控发送消息在载波的相位中有很好的抗干扰性在衰落信道中也能获得较好的效果但是对于高速数据传输率来说系统要求接受机有精确和稳定的参考相位来分辨所使用的各种相位。FSK是频移键控用数字信号去调制载波的频率比较容易实现抗干扰和抗衰减较好适合窄带的低速数据传输如果干扰源固定并跟中心频率差不多会带来致命的错误。2.2扩频技术PLC并不是在标准化的通信线上传输而是在易受电气设备等噪声和衰减影响的电力线上传输的为此必须找一个特殊的调制技术――扩频（SS）技术。该SS技术是将传输信号带宽扩展到比原信号传输需要的频带更宽后再进行传输。具有可秘密通信、抗噪声和衰减能力强、能保持稳定的通信质量等优点在军事上收到很大的追捧。其目的是第一发射出的扩频信号称为伪噪声信号敌人很难检测出发射信号；第二信号不容易被干扰信号破坏。扩频技术可以分为：直接序列（DSDirectSequence）扩频、跳频（FHFrequencyHopping）扩频、跳时（THTimeHopping）扩频和多载波（MCMuti-Carrier）扩频。也可以把这几种技术混合一起同时获取它们的优点。DS是一种平均类型的系统主要是通过把干扰在更长时间间隔内取平均来减弱干扰的影响。FH和TH系统属于避让系统它们是通过在大的时间片内避开干扰来减弱干扰的影响。直接扩频方式的通信框如图1所示。但是在实际中对于低压电线中的脉冲噪声扩频技术不能很好的克服还需要结合信道编码技术这就有降低了扩频增益。而且受带宽的限制生产出的芯片频率利用效率低不适合高速PLC的数据传输。2.3OFDM技术OFDM技术是一种多载波调制技术不再采用一个正弦波震荡做载波具有传输时间长窄带较窄的特性具有一定的抑制PLC多径干扰和脉冲干扰的效果。目前主要应用的领域有非对称数字用户环路（ADSL）高清晰度电视（HDTV）信号传输数字频域广播（DVB）无线局域网（WLAN）等。OFDM系统实现框如图2所示。（1）OFDM属于将信号分割为多个子载波多个相互正交的子载波传输子信道的频谱可以部分重叠提高了频谱利用率。（2）串行的高速信号转化成并行的低速信道上使OFDM对脉冲干扰和多径时延失真抵抗力变强。另外OFDM系统把频率选择性衰落和脉冲干扰的影响分散到多个符号上去将由衰落和脉冲引起的突发性错误变随机化这样再统一的信道编码也起到了消弱脉冲干扰及多径时延的作用。（3）