電力線通信精選(九篇)
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第1篇：電力線通信范文
【關鍵詞】低壓配電網;電力通信;寬帶接入
Abstract：PowerLine Communication technology is catching our attention greatly now，which uses the power line as a communication media to create a high speed data channel and supply services such as high speed Internet access，VOD and VoIP，so as to get"four network union"and create great economic and social profit.Using the technology，we can get a broad band access within rang of a distribution transformer as well as a home LAN through outlet of every house.It''s a complementarity and extent of other broad band access method.As the high speed powerline communication uses the intrinsic powerline and the number of power users of 220V is much larger than that of CATV and telephone，this technology has a large number of latent users.The developing state，the research，NetWork Application and Run Management of the technology are introduced in this paper.
keyword：low voltage power distribution networks;power communication;broadband access
1.簡介
電力線通信（Power Line Communication）技術簡稱PLC，是指利用電力線傳輸數據和話音信號的一種通信方式。電力線通信并不是新技術，已經有幾十年的發展歷史，在中高壓輸電網（35kV以上）上通過電力載波機利用較低的頻率（9-490kHz）以較低速率傳送遠動數據或話音，就是電力線通信技術應用的主要形式之一。在低壓（220V）領域，PLC技術首先用于負荷控制、遠程抄表和家居自動化，其傳輸速率一般為1200bps或更低，稱為低速PLC。近幾年國內外開展的利用低壓電力線傳輸速率在1Mbps以上的電力線通信技術稱之為高速PLC。
近年來，隨著Internet技術的飛速發展，登錄上網的人數成倍增長。然而，采用何種通信方式使用戶終端連接到最近的寬帶網絡連接設備，成為長期困擾人們的難點之一，也是Internet普及的瓶頸之一，被業內人士稱為寬帶網絡接入的"最后一公里"問題。利用四通八達、遍布城鄉、直達用戶的220V低壓電力線傳輸高速數據的PLC技術以其不用布線、覆蓋范圍廣、連接方便的顯著特點，被業內人士認為是提供"最后三百米"解決方案最具競爭力的技術之一。目前高速PLC已可傳輸高達45Mbps的數據，而且能同時傳輸數據、語音、視頻和電力，有可能帶來“四網合一”的新趨勢。
圖1 典型的PLC系統應用示意圖
圖1為典型的PLC系統應用示意圖。在配電變壓器低壓出線端安裝PLC主站，將電力線高頻信號和傳統的光纜等寬帶信號進行互相轉換。PLC主站的一側通過電容或電感耦合器連接電力電纜，注入和提取高頻PLC信號;另一側通過傳統通信方式，如光纖、CATV、ADSL等連接至Internet。在用戶側，用戶的計算機通過以太網接口或USB接口與PLC調制解調器相連，普通話機通過RJ-11接口連至PLC調制解調器，而PLC調制解調器直接插入墻上插座。如果PLC高頻信號衰減較大或干擾較大，可以在適當的地點加裝中繼器以放大信號。
2.PLC關鍵技術
（1）電力線網絡單元（PNU）
它負責控制電力線網絡并從單元配電網集成話務。通過適當的電信干線接口，PNU再將話務傳至饋電網絡。根據饋電網絡中使用的不同介質，PNU也可轉換來自低壓配電網的數據話務。
（2）電源線網絡終端（PNT）
它為最終用戶PC或其它用戶提供適當的接口，如以太網或是USB。為了降低成本，這一獨立設備能夠和PC或其它設備相集成。
（3）偶合設備（CouplingUnit）
它是將信號傳入線路并過濾噪音的。目前它還是一個插銷插入電插座的相對獨立的設備，今后它可能會和PLC調制解調器集成于一體。PLC調制解調器和PC內的偶合設備的集合體有一天將使PC可以直接在網上運行。配電網是一種共享介質，即所有與之相連的用戶都共享同一”電纜”。在典型的城市配置中，它則轉化為與一個變壓器相連的大約100到200個用戶。PLC系統能夠在1Mbps的最佳傳輸速率下支持80個用戶，這一比例是足夠的。由PLC技術支持的客戶，需要具備一個技術條件，具有很強的帶寬分配能力的介質接入控制（MAC）層。這就使電力線網絡不僅僅能夠支持80個Internet用戶的數據往復交換，而且能夠靈活地適應以不同速率傳輸的上行和下行數據。
（4）正交頻分復用技術（OFDM）
它可以提高電力線網絡傳輸質量，它是一種多載波調制技術。傳輸質量的不穩定意味著電力線網絡不能保證如語音和視頻流這樣的實時應用程序的傳輸質量。然而，對于傳輸突發性的Internet數據流它卻是個理想的網絡。即便是在配電網受到嚴重干擾的情況下，OFDM也可提供高帶寬并且保證帶寬傳輸效率，而且適當的糾錯技術可以確保可靠的數據傳輸。
（5）配電網
它是一種共享介質，即所有與之相連的用戶都共享同一“電纜”。在典型的城市配置中，它則轉化為與一個變壓器相連的大約100到200個用戶。PLC系統能夠在1Mb/s的最佳傳輸速率下支持80個用戶，這一比例是足夠的。由PLC技術支持的客戶，需要具備一個具有很強的帶寬分配能力的介質接入控制（MAC）層。這就使電源線網絡不僅能夠支持80個Internet用戶的數據業務，而且能夠靈活地適應以不同速率傳輸的上、下行數據。
3.技術難點
電力線上網雖然優勢很明顯，但仍存在一些目前技術上還無法妥善解決的難題，其中電磁兼容性的問題嚴重影響網絡的傳輸速度，而穩定性與安全性則是用戶們更為關心的。
首先是電磁兼容性，作為影響電力線上網技術發展的關鍵所在，主要是因為電力網使用的大多是非屏蔽線，用它來傳輸數據不可避免地會形成電磁輻射，影響數據的保密性。它一方面將產生的電磁波向外輻射，另一方面吸收來自外界的電磁波。對于諸如短波等無線通信的影響，各廠商正在研究如何避開短波使用的窄帶頻率，以免對短波通信等造成干擾。
有些電器設備，特別是使用開關電源和有高頻電磁輻射的電器，對PLC Modem的信號有一定的影響，但這些電器的干擾有一定的輻射面積，在此范圍之外，輻射影響大為減弱，因此PLC Modem的插座應離電器插座有一定距離。
其次是穩定性與安全性。由于電壓的變化會帶來干擾，從而影響上網的質量。家庭電器產生的電磁波也會對信息的傳輸產生干擾。用電負荷高峰期影響穩定性，速率的波動比較大。居民小區的低壓配電線路不夠規范，用戶裝修時電源布線水平不均，電源插座的質量不同，給電力線寬帶接入的普及帶來了難題，這讓PLC技術在中國電網環境下需要進一步完善。
至于220伏的電源線對通信的弱電系統會有什么影響？通過嚴格的電磁兼容的全性能實驗，包括做4000V強電壓實驗，結果顯示，正常的居民用電的安全是可以保證的。同時，還做了斷電的影響試驗，對家里的電氣設備尤其是一些通信設備會有什么影響，通過實驗，也不存在上述問題。但試驗也發現，如果很多用戶同時上網，傳輸速度相對就較慢，不過此問題并不是電力線上網所獨有的。
4.前景展望
盡管目前電力線上網還存在諸多難點，但全世界大約有超過60個電力線上網試點小區，連接了幾千個終端用戶。我國預計今年有近3000個用戶通過電力線上網。相信隨著技術發展，電力線上網將不再是夢。
此外，雖然目前開展的PLC主要是外部的網絡接入服務，但隨著網絡應用的深入，家庭內部局域網很快就提上議事日程，如果外部接入開展的很充分，可以有效的利用其來推進建立家庭內電力線局域網以及將來的智能家居，使二者合而為一，這也將為PLC服務提供商，帶來更多的發展機遇和利潤來源，市場空間不可限量。
在廣闊的非中心地區和農村地區，電力線上網也具有一定的優勢，畢竟，電力網規模之大，是其他任何網都不可比擬的。雖然這些地區上網短期需求量并不大，市場發展成熟較慢，但會存在電力線上網先入為主的局面，可以有先行之利，對PLC的長遠發展和擴張非常有利。
5.總結
第2篇：電力線通信范文
1.1電力線載波通信的優點
電力系統輸電線工作運行條件苛刻，具有很高的可靠性、自愈性、快速反應能力以及高覆蓋率等特點，使用輸電線作為通信媒介，可以不占用無線頻道資源、無需布線、省工省錢、維護簡單，為輸電線載波通信技術提供了其他通信無法比擬的優點。
1.1.1高覆蓋率電力系統網高中低壓各級的輸電線路聯絡全國各個省市配電網遍布了每個家庭每個房間，使用這些線路進行載波通信傳輸信號將比無線通信技術擁有更高的覆蓋率。因為無線通信技術會在一片區域內建設一定數量的無線發射塔，不僅在某些偏遠地區會出現沒有信號的情況，在人口密集的地方同樣會出現信號弱或者信號被屏蔽無法連接的狀況。
1.1.2運行可靠經濟電力輸電線作為主要適用于電力的輸送，要求必須能承受非常惡劣自然環境和電磁環境，不易因外力中段線路，使用年限長遠。以此作為通信載體較之于專門的有線通信，具有運行可靠、使用年限久、無需重新架設線路、運行維護方便的優勢，大大減少了通信的成本，具有很好的經濟宏觀性。
1.1.3傳輸速度快電力線載波通信有高速和低速之分，各有其長。低速電力線載波通信主要應用在配電網自動化和部分地區載波抄表中，高速電力線載波通信主要應用在智能配電網高級測量體系和用戶側電力線增值業務。電力線載波的數據傳輸速率是有線數據傳輸，比無線傳輸速度快很多，其傳輸速率目前可以達到4.5~45Mbps。
1.1.4實時性和雙向通信電力線載波通信可以實現一直在線，且可以實現雙向通信，同時保證數據的傳輸和下載。
1.2電力線載波通信的不足
同樣，由于電力系統輸電線其自身的特點，會對載波通信造成一定的局限性，這方面主要體現在輸電線路有自身波阻抗，會產生熱損失和輻射等，信號在傳輸時會有一定的衰減和損耗，且隨著頻率和距離的增加，衰減的程度也會增加。另外，輸電線路有成千上萬的節點，節點兩端的輸電線路很有可能波阻抗是不相同的，因此信號在輸電線中傳輸會發生多次折反射，導致信號不能完全的傳輸到下一段輸電線路，形成多徑折反射衰減。同時由于輸電線路主要是用于電力輸送，輸電線上面會存在游離放電電暈、絕緣閃絡、斷路器重合閘以及檢修線路等情況。這不僅會給通信信號造成噪聲干擾，還會出現通信信號的中斷的情況。因此，電力線載波通信將面臨信號衰減，噪聲、強脈沖干擾等問題。必須采取相應的手段和措施對干擾進行改善，否則電力線載波通信技術的優點將不能完全體現出來。
2電力線載波通信可靠性提高措施
電力線載波通信信道的噪聲干擾和衰減性能，這些對電力線通信的可靠性影響很大。必須采取相應的措施來對其可靠性進行提高，具體有提高網絡層可靠性的組網措施和提高數據鏈路層可靠性的差錯處理機制等方法。
2.1組網措施電力線組網主要是為了確保網絡中集中收發器和每個通信終端都能夠實時的進行數據的相互傳輸。在理論網絡中，主要有線形、星形和樹形三種網絡拓撲結構，但是由于配電網絡錯綜復雜，現實中的網絡層是多種拓撲結構糅合在一起的復雜網絡。因此其組網也顯得十分復雜，可以使用自動組網的方法：定時的發送和接收每個通信節點的數據信息包，中心節點負責統計、分類以及判斷數據包的內容是否有效，實時更新記錄能連接的信息包。該方法使得載波通信節點可以隨意的切換工作狀態，并且不會引起數據的丟失，提高了網絡層的可靠性。
2.2差錯處理機制在通信傳輸系統中一般都會使用差錯處理機制來提高數據傳輸的可靠性，例如在數據傳輸時在數據中加入校驗編碼，接收端接收到數據后只用對校驗編碼進行核對比較，如果出現錯誤將會再次重新傳輸，這種方式能過實現自動判斷錯誤，提高了數據傳輸的正確性，在數據鏈路層提高了電力線載波通信的可靠性。
3電力線載波通信技術應用
電力線載波通信因其利用現有的電力線為通信媒介，不需重新鋪設通信線路，覆蓋面廣，成本低，維護簡單的特點，現在已經有較多的實際應用范例。在遠程抄表、家居智能網絡以及醫療體系領域有了較為成熟的使用。
3.1遠程抄表我國遠程抄表出現在20世紀80年代，但是在隨后的20年內進展不大，直到21世紀初電力系統和計算機技術的大力發展，才逐漸的走向實用階段。遠程抄表由終端電表、采集器、收集器和中心控制計算機組成，可實現遠程停送電、收集用水電量等功能。該技術的應用使得抄表人員的工作量大大減少。
3.2家居智能網絡隨著人們生活水平的提高，對家居生活的質量要求越來越高，需要建立一個智能化的家居網絡。在分布住處各個角落的微控制器和家電內部安裝電力線載波通信芯片，以室內的電力線為通信媒介，將他們連成一個網絡，不用布設信號線和雙絞線和紅外等接口，就可以有效的實現家居的智能化。
3.3在醫療體系中的應用利用已有的電力線網絡，在醫院和家庭之間建立起醫療監控網，實現重病監護功能，病人的血壓、心率等信息可以通過電力線監控網傳送至醫療單位，進行分析、處理和監護。
4結語
第3篇：電力線通信范文
11310μm電力線纜
1310μm電力線纜依靠四進制絕對移相鍵控原理，其簡稱為4PSK，對多相制信號的產生有兩種調制方法：直接調相法和相位選擇法。該技術可對四進制調相載波表示出4種不同的相位來表征所傳輸的數字信號，由于每種載波相位表示傳輸信息中的兩個比特流，因此每4個碼元比特流又稱為雙向傳輸比特流。相位選擇法選定的標準范圍是在一個碼元有效周期T內，4PSK作為4種不同相位傳輸信號中的一種，因此可以用4PSK鍵控方法來表示，信號調制流程見圖2。對所輸入的數字信息經過二進制轉換為雙比特碼元，根據雙比特碼元所標記的載波類型來選定不同載波的相位，且根據雙比特碼元不同的變換形式，輸出相位的位移方向也有所變動。例如，在雙比特碼元二進制所帶碼字ab為11時，輸出相位載波的圖形在坐標軸呈現0°；在雙比特碼元二進制所帶碼字ab為10時，輸出相位載波的圖形在坐標軸呈現90°；在雙比特碼元二進制所帶碼字ab為01時，輸出相位載波的圖形在坐標軸呈現180°；在雙比特碼元二進制所帶碼字ab為00時，輸出相位載波的圖形在坐標軸呈現270°。
2電力線載波通信的應用
2.1油井通信系統的穩定性電力線纜主要適用于大規模集成電路組成的油井通信系統，電容耦合和電感耦合主要是對電路起保護作用。油井作為一種大功率用電設備，其電路元件很容易被擊穿，而電力線載波通信技術可有效防止擊穿現象。電力線載波通信技術中廣泛應用了電感線圈，即油井配電系統設置不同的兩端線圈匝數，可對通過的電流大小進行調整，確保電路的安全性，對電力線也有一定的保護作用。在油井配電終端輸出的電流首先要進行濾波，而濾波要根據波形的頻率、相位以及周期進行篩選。由于電容器件具有阻抗性，因此要在通信終端上設定好參數標準，依據所要查找的范圍進行濾波。要注意的是，濾過的波形要進行絕對移相鍵控，在三極管工作原理的范圍內對傳送的數字信號進行放大，以減小噪音對數字信號的影響。
2.2在油井傳輸線路中的應用受到技術局限性影響，在過去油井電力供給工作中，電力線只負責提供油井傳輸系統中電流部分的供給工作，并且使用銅包線纜。這種材料的傳輸電流能力好，傳輸到油井用電設備的有效電流能達到94%以上，其在線路上的損耗也只有5%左右。隨著技術不斷更新，電力線不斷擴寬服務范圍，逐步應用到傳輸線路中，增大信道傳輸的容量。信道容量指的是在有限的傳輸界定內，能夠傳達有效的信息量，表達式為：C=max•R。其中R為信源傳輸有效速率，max為所有輸入信息源分布概率的最大值。
第4篇：電力線通信范文
關鍵詞：混合組網；無線通訊；電力線載波
伴隨著我國電力系統科技水平的不斷增強，我國電網覆蓋面積變得愈發廣闊，電力系統的相關技術人員應該怎樣才可以更加高效針對現有的供電網絡系統資源進行利用，在電力網上完成高效準確的信息傳送，這一課題正在逐漸被該行業中的相關從業者所關注與研究。電力線載波通信使用電力線網絡當做信息傳送的一種通訊方式，因為低壓電力同時擁有較為廣闊的網絡覆蓋面積，并且在接入時較為方便等諸多優點，由此在我國擁有著極為廣闊的使用前景。但把此通信技術與我國目前常用的通信技術進行對比，電力線通信在噪聲的控制，頻率的選擇上卻又有明顯的缺陷，為了能讓電力線波載通信技術能夠在我國被廣泛的運用，就必須針對上述問題進行解決。
一、混合組網無縫連接的可行性討論
（一）針對無縫連接實現方法的討論
在配電網絡中，將混合的通信方式進行組網，存在有諸多的技術難點，其中最為主要的問題是如何將上述多種通信技術進行合理的融合，并且讓上述通信技術彼此之間不會產生干擾。當下，通信技術的融合主要有以下兩種方法：首先是給予某個系統中的不同的通信技術進行重新開發，并且從接口處、通訊條例、系統的運行模式和帶寬等多個方面進行規范與統一的系統研發。第二就是給以某個通訊系統構建一個能夠開閘混合通訊的網絡，并從已有的設備之中找尋能夠相互使用的方法。分析第一種辦法，即重新針對系統進行研發，其特點是在研發的過程當中，需要投入大量的資金，并且在進行研發的過程當中，將會投入大量的時間，但是研發出的系統在投入使用之后，在很長的一段時間當中，保持相對穩定的工作狀態。在新研發的系統當中，里面的所有通信技術之間存在有高度的融合性，所以新研發的系統就需要面對應用對象范圍較少且拓展性差的可能。針對電力系統中的配用電系統來講，當下開發出一套滿足并能夠漸變復制的混合通訊系統，擁有極為廣闊的使用前景。當下，構建混合通訊網絡一般所采用是第二種方法，即在現存的通訊產品之中，選擇合適的設備。構建混合通訊網絡需要考慮的環節主要有以下幾個部分：首先是融合點通訊技術的接口，融合點涵蓋到數據傳輸過程中的數據交換，因此在該系統當中就一定要有一致的接口，當下采取的主要辦法是使用以太網接口或串行接口等，針對一些特別應用，相關技術人員可以選擇使用總線接口的辦法。其次就是電力線載波通信系統中通訊穩定的穩定，雖然使用無線網進行通訊可以有效改善因為建筑物構建復雜從而導致的線路搭建困難的問題，但是電力線載波無線通信系統本身的穩定性同樣還是相關技術工作者需要進行解決的問題。尤其是在電力設備當中，通信信號是否穩定往往會對電網的安全產生決定性的影響。最后是在未來電力線載波通信技術投入使用之后，怎樣才能夠讓該系統在多種通訊方式聯合的情況下，卻不會受到干擾，同時也不會干擾到其他信息的正常傳輸，上述問題都是在電力線載波通信系統設計中的要點和難點。
（二）多通道通信系統在未來應用前景的展望
伴隨著我國電力系統發展的愈發智能化，原本單一的通訊技術已經無法多角度全方位滿足多種規模配電自動化的要求，所以多種通訊方式在配電網中的混合使用就無法避免，因此多通道混合通訊技術在未來擁有著極為廣闊的發展前景。
二、電力線載波無線通信系統的運行原理
筆者設計的電力線載波無線通信系統原理如圖1所示。組網監控系統的構成是由無線發射板塊、運算板塊、電力線載波板塊這三個部分形成，和用電設備相互聯通的電量計算模板依靠AD來進行轉換，即把模擬信號轉變為數字信號。之后電聯計算模板開始針對獲得的相關信息進行儲存和處理，然后先把信號傳輸至無線發射板塊，與此同時，電量計算模板也可以把信息傳輸到電力線載波板塊。
三、運行電力線載波無線通信系統的技術要點
按照配用電現場的實地環境，需要進行技術組網的正確選擇，考慮到無線和電力線載波通信完成從使用電終端至通信集中器，從而再到主站的完全通信路程，并針對混合通訊的完美相連，筆者提出了相應的執行方案。
（一）電力線波載和無線的特點
電力線載波技術和無線通訊技術都不需要事先進行對傳輸導體的鋪設工作，寬帶和信息傳輸速度都可以符合一定條件下配電網的業務需要，在我國目前使用的標準通信接口之中可完成相互聯網或者按照關系等通訊方法進行組網工作。電力線載波指的是使用電力線作為數據傳送介質的一種通訊方法，該種通訊方法是使用電力線進行信號的傳送工作，在此工程之中，不再需要鋪建新的通訊電纜，極大程度上減少了施工的時間和施工中的資金投入，成為在我國范圍內諸多地區SCADA系統10KV線路檢測中最常用的通訊方式之一。在電力配網通訊中可以使用中壓電力線載波通訊技術進行針對終端信息的采集和傳送工作，在進行用電信息的采集過程中，可以使用抵押電力線載波超標等技術從而完成載波通信技術的實時采集。例如，在智能電動車充電站當中，針對數據進行采集時也可以應用中壓電力線通訊技術完成。電力線是電力公司進行直接管理的，所以專線之間的通訊就擁有更高的安全性。但是在信息傳送速率上，配電線載波通訊的效率相對較低，并且及其容易受到干擾，在傳送過程當中，還會發生信息失真等現象，上述原因都在很大程度上阻礙電力線載波通訊技術的進一步發展。無線通信系的組成是由無線終端、無線基站和應用管理服務器構成，并且按照不同應用在運行過程中要求的不同，可以選擇不一樣的無線技術，筆者重點講述無線寬帶技術TD-LTE230MHz與靜距離無線技術Zigbee。TD-LTE230MHz無線寬帶技術是電力系統與第四代寬帶無線通訊技術的綜合運用，其符合配用電網絡中分布較為廣闊，實時監測點較多，并且對通訊可靠性很高等相關使用特點。在中國地區無線寬帶系統單扇區的信息傳輸速度上行為1.76Mbit/s下行為0.711Mbit/s,無中繼覆蓋范圍超過三千米。TD-LTE230MHz的優點是它隸屬于電力系統中的專用無線頻段，因此不會和其他設備所產生的信號進行相互干擾，并且在使用過程當中，不需要另行申請頻段，擁有較大的網絡容量，一個基站可以支持一萬名用戶同時進行使用。同時，TD-LTE230MHz還擁有較好的抗干擾性和抗延遲性，它是應用OFDMS技術對信號進行調制，能夠有效抵御來自多個方面的干擾因素。TD-LTE230MHz寬帶無線技術能符合智能電網中對相關配電數據的實時采集，并完成配網的全自動化，因此TD-LTE230MHz在監控用電、電動機車運行方面擁有極為廣闊的使用前景。ZIgbee是建立在IEEE802.15.4協議之上的，是低能耗、近距離中所采用的一種無線通訊技術，因為ZIgbee屬于開放頻段，所以此種通信技術為了最大程度降低干擾，在各個頻段之中都是用直接序列擴頻技術。針對Zigbee，其特點有；在運行過程中，其成本極低，一套完整的zigbee設備的售價一般不會超過一千元人民幣；擁有較高的網絡容量；在進行工作的過程當中，產生的延遲較低。一般來說，在進行設備搜索的過程當中，延遲的典型值僅為30ms左右，在休眠狀態下僅為15ms左右，在有活動設備接入時，僅為15ms左右。波載通信技術采用電力線進行信息的傳統，其帶寬MHZz范圍在2-30，信息的傳送速度為1Mbits/s,信息傳送距離為十幾千米以內。而在安全性方面，波載通信是使用專網通訊加密的計算方式進行對信息的加密。TD-LTE230MHz可以使用大氣進行信息的傳送，在進行傳送的過程當中，其帶寬MHZz的范圍在1-20，傳輸速度可以達到1-2Mbit/s，傳送距離一般大于3km小于10km。TD-LTE230MHz信息傳送的過程中，采用3DE或者AES的方式進行加密。ZigBee同樣可以依靠大氣進行信息的傳輸，在傳輸的過程當中，帶寬MHZ為2-5，但在傳輸速度方面就顯得較為滯后了，僅為250Kbit/s，傳送距離僅在2km之內，在安全性方面，ZigBee沒有特殊的安全防護手段，其安全性較差。
（二）通信組網計劃
電力線波載技術和無線技術不但可以單獨形成電網，同時還可以相互混合組成網絡，電力線波載能夠承受的寬帶帶寬為2M-20M，還能夠作為多個終端專點信息上傳的通道，并且依靠電力線波載較長數據的傳送能力，可以把無線集中器所采集的信息，通過電力線載波進行上傳。電力線載波主載波能夠直接和電網通訊的主站點進行連接，同時還可以依靠其他的通訊技術將信息傳遞至通信主站之中。例如，電力線載波主載波及上行鏈接連接至光纖網絡或者無線網絡之中。低壓電力波載通訊的方法不能夠完成變壓器之間的通訊，還可以使用相同變壓器進行數據的交換，從而要完成電器設備的遠距離監控的能力，就需要在數據收集器與上位機管理系統之間甄選其他的通訊辦法。因為ZigBee在進行傳輸的過程中，受到了較大的信息傳送距離的限制，而聯想到WIFI技術無線電波的涵蓋范圍較大，最大半徑能達到大約900英尺，即大約300米。除此之外，藍牙的覆蓋范圍大約是50英尺，大約為15米。所以在傳送距離層面上Zigbee技術或者藍牙技術都比WIFI較差，并且WIFI擁有傳播速度快的優點，其最大傳播速度能達到37.5Mbit/s，極大程度上高于TD-LTE230MHz和Zig。所以在此處筆者建議使用構建結構簡單，同時擁有更廣波及范圍和最快傳播速度的WIFI無線網絡開展數據的。
四、結束語
電力線載波和無線通信系統在信息傳送能力、信息傳送穩定性等方面與光纖通訊之間存在有較大的差異。作為光纖通訊方式的一種有效補充，電力線載波與無線通信方式有其存在的價值與重要作用。在城市之中，針對部分地區光纖不容易鋪設的特點；在城鄉結合地區，相關站點安排比較分散的特點，由此造成在這些地區當中，一般會使用非光纖通信的方式。在一些對速度和實時性要求都不高的地區，電力線載波和無線通信系統就能夠彰顯出其特有優勢。
參考文獻：
[1]張堯,任登峰,張安琳.基于Zigbee技術的無線—低壓載波通信系統設計方案[J].電力系統保護與控制,2010,10:110-113.
第5篇：電力線通信范文
【關鍵詞】海洋通信;電力線載波;ST7538;FSK
1.引言
可控源電磁（CSEM，Marine Controlled-Source Electromagnetic）勘探系統是一種應用于深水區油氣勘探的重要技術手段。其基本方法是通過水面船只拖曳水下電磁發射源，對分布于海底的探測網基點發射大功率周期性的電磁波。通過測量含油氣巖層的電阻率來尋找油氣的高阻異常。[1]
海洋通信無法簡單實現陸上使用的無線電通信，水面船只和水下拖體之間的通信手段大多還依賴于有纜通信。而電力線載波通信（PLC，Power Line Communication）是一種通過電力線實現通信的技術。它最大的特點是在現有電力線纜的基礎上進行通信，不需要重新鋪設纜線。因此，將電力線載波通信應用于可控源電磁勘探系統的水下通信，能有效降低工程成本，具有不可替代的優越性。
2.PLC調制技術
電力線載波通信發展至今，主要有頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）兩種調制方式。其中PSK調相方式調制速率高、速度快，技術實現簡單，但抗噪聲能力差，一旦相位受到干擾，數據無法容錯;相對而言FSK調頻方式雖對窄帶脈沖噪聲比較敏感，但在增加有效濾波的條件下，能實現較高的通信速率，而且調制也相對簡單、容易實現。[2]典型的FSK調制解調芯片如意法半導體（SGS-THOMSON）公司的ST7538系列芯片，通信波特率可達4800bps。
3.通信系統硬件設計
3.1 芯片選型
（1）調制解調芯片ST7538
ST7538是意法半導體公司在電力載波芯片ST7536、ST7537基礎上推出的又一款半雙工、同步/異步FSK電力線載波通訊modem芯片，具有8個工作頻點（60KHz～132.5KHz），接收靈敏度可達1mVRMS，通信波特率最高可達4800bps。另外該芯片還具有過零檢測、看門狗、集成運算放大器等功能。幾乎所有功能都可通過對內部24bit寄存器編程進行配置。因此，是一款性能高，功能全的電力線載波調制解調芯片。
（2）主控芯片STM32
此系統中選用的主控芯片采用意法半導體公司基于ARM Cortex-M3的STM32系列增強型32位處理器芯片STM32F103VCT6（后簡稱STM32），此芯片為100腳貼片封裝，且絕大部分I/O引腳兼容5V TTL電平。STM32F103VCT6采用3.3V低功耗供電，具有256K的FLASH和48K的RAM，最高工作頻率最大為72MHz，I/O口工作頻率可達50MHz，且外設功能豐富，集成有5個USART串口和3個SPI串行通信接口，能很好地滿足設計需求[3]。
3.2 系統硬件設計
圖1 系統硬件模塊圖
電力線載波通信系統硬件包括數據發送端和數據接收端兩部分。
在數據發射端，水上控制臺的PC端將命令和數據通過UART異步串口通信發送給主控芯片（STM32）單片機，通過ST7538將命令和數據調制成正弦FSK信號，信號從ST7538的ATOP1和ATOP2引腳以差分輸出，耦合進載波發送濾波電路濾除雜波，濾波后的信號經耦合變壓器耦合進電力纜線進行傳輸，中間加入防沖擊保護模塊，防止電力線尖峰電壓對信號調制部分造成破壞。
在數據接收端，在水下拖體內，載波信號經耦合變壓器輸入接收濾波電路，同樣加上防沖擊保護設計，經過接收濾波電路去除電力線上的雜波。濾波后的載波信號輸入ST7538的模擬輸入端RAI，經ST7538解調出水上控制臺發送的命令和數據并數字輸出，通過串行異步通信接口發送給主控芯片讀取出來，通過UART異步串口通信發送給水下控制臺。
3.3 接口設計
圖2 ST7538的SPI通信接口設計
STM32和ST7538之間硬件采用I/O引腳模擬的三線SPI串行接口（MISO，MOSI，SCK）相連接，并輔以CD_PD、REG_DATA、RXTX、REGOK、WD和BU六根控信號線實現STM32對ST7538的控制、狀態監測和兩者之間數據交換（見表1所示）。
值得指出的是，本設計中硬件連接接口采用模擬三線SPI串行接口，在軟件實現中，ST7538要求讀寫寄存器必須使用三線（RXD、TXD、CLR/T）的SPI同步通信，而在初始化ST7538時可將其設置為異步通信模式，在接下來的數據傳輸中將采用對ST7538同步時鐘依賴性相對較低的兩線（RXD、TXD）異步通信方式。
此外，在三線模擬SPI同步串行通信中，ST7538必須作為主機，主控芯片STM32作為從機，即通信時鐘由ST7538提供。
4.通信系統軟件設計
4.1 軟件流程設計
左：發送模塊程序流程圖 右：接收模塊程序流程圖
圖3
系統上電后先進行初始化，包括STM32單片機初始化和ST7538的寄存器配置初始化;初始化完成后，將通信模式設置成異步收發模式（RXD，TXD）;之后接收端開始監聽載波接收模塊的數據接收引腳RXD探測端，看是否接收到數據，如果監聽到有數據傳來就接收數據并存入緩沖區;檢測到接收一幀數據完成，就判斷接收到的數據是否符合校驗;若符合便通過串口將接收到的數據發送至計算機終端;若不符合，則舍棄數據幀并報錯，轉入錯誤處理程序部分，處理完成繼續監聽接收信道。
在發送端，在初始化完成以后，將通信模式設置成異步收發模式，單片機監聽串口是否接收到數據，如果接收到正確的數據，則進入中斷接收存入數據緩沖區，并添加校驗位，然后根據設計的載波幀格式對緩沖區數據進行打包，在檢測到載波發送空閑時進行載波發送，發送完成后即進入新一輪的監聽。
4.2 IO口模擬SPI通信設計
SPI通信是一個主從模式的全雙工環形總線結構，由CS、SCK、MISO、MOSI四條線組成，時序比較簡單，是在SCK控制下，兩個移位寄存器進行循環數據交換。
主控芯片STM32和電力線載波調制解調芯片ST7538之間采用SPI三線（RXD，TXD，CLR/T）同步接口連接。為了達到精確控制的目的，我們采用普通I/O引腳來模擬與ST7538之間的SPI通信。由于STM32是3.3VTTL電平，因此所選STM32引腳還要與5VTTL相兼容。
用I/O口模擬的關鍵是根據ST7538的通信特性，即通信中ST7538作為主機，主控芯片STM32按主機時鐘對數據進行移位收發：即時鐘上升沿鎖存或讀取數據，時鐘下降沿刷新數據，并且讀寫都是高位優先（MSB）輸出[4]。下面以寫寄存器為例，給出I/O口模擬SPI的代碼如下：
void Receiver_Reg_Init（u32 data）
{
u8 i=0;
SPI_CR_WRITE（）; //寫寄存器模式
delay_us（100）; //模式切換時間
while（PDin（7） ！= 0）; //確保時鐘處在空閑狀態
for（i=0;i<24;i++） //配置寄存器24個bit
{
if （ data & 0x800000 ） //MSB
{ PBout（6）=1; //MISO=1
}
Else
{
PBout（6）=0; //MISO=0
}
data<<=1;
while（PDin（7） ！= 1）{}; //等待SCK上升沿
while（PDin（7） ！= 0）{}; //等待SCK下降沿
}
SPI7_DATA_RECEIVE（）; //回到接受模式
}
5.實驗結果
通信實驗是按照圖1設計的單收單發的載波通信回路，調制信號從發送端經發送濾波電路濾波后差分輸出，經耦合變壓器耦合至電力線，在接收端經耦合變壓器耦合出來，輸入接收端的接收濾波電路。所使用的耦合變壓器是使用外徑65mm，內徑40mm的環形鐵氧體鐵芯，按照阻抗匹配[5]繞制，初級次級匝數比為17：1。為模擬傳輸信號衰減，在接收端對信號做了-10dB的衰減，測量圖像如圖4左圖所示。其中，下線為載波發送波形，上線為接收端收到的波形。接收數據在串口調試助手中顯示如圖4右圖所示。在未加電磁屏蔽條件下，此回路通信正確率不低于23dB。
左：載波圖像 右：串口顯示的接收數據
圖4
6.小結與展望
本文使用電力線載波芯片ST7538，完成了一套簡單易實現的用于可控源電磁勘探系統的電力線載波通信設計。該設計可以實現波特率600～4800，載波頻點60～132.5KHz八頻點可選的載波通信。為可控源電磁勘探系統，乃至所有拖纜式海洋通信提供了一種更為簡單有效且成本較低的通信方式。
本系統選用的ST7538調制解調模塊有8個有效通信頻點，這也決定了系統的可拓展性，即在系統一收一發的載波頻點基礎上，可以通過增加載波頻點，應用濾波多音調制（FMT）和正交頻分復用（OFDM）技術拓寬通信頻帶，以達到更高的通信速率[6]。這些將在后續工作中做進一步研究。
參考文獻
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[2]張捷.低壓電力線載波通信信道特性研究[D].成都：電子科技大學，2013：15-18.
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[5]張皓嵐，賀慧英，陳濤等.艦船電力載波通信的阻抗匹配設計[J].2014（2）：104-110.
[6]王晨光，黑勇，喬樹山.FMT與OFDM系統在電力線信道下的性能研究[J].2012（4）：462-466.
第6篇：電力線通信范文
電力通信技術是一種傳輸通道，是以低壓電網作為信號的，把要傳輸的數字信號進行一定的頻率調制，然后再與低壓電力信號產生偶合的作用，電力通信技術的載體是低壓電信號，可以把數字信號可靠準確的傳遞到客戶端，然后經過頻率的調節可以進行電信號以及數字信號的分離工作，這樣就實現了信號的傳遞工作。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。在國外的發達地位，電力網的環境比較純凈，使用的是專門的濾波的系統結構，所以可以使數據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環境，常常會收到信號減弱的影響以及噪聲的影響，這樣就會使得數據信息在傳遞的過程中有丟碼和亂碼的現象發生。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。
二、低壓電力線數據載波通信技術的應用
低壓電力線數據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，低壓電力線數據載波通信技術是電力網的基礎，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，所以各行各業對它的關注都是比較大的。低壓電力線數據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，電力網當中的多徑效應現象是較為普遍的，主要是阻抗不匹配的原因造成的。使用電力線進行數據的傳輸工作，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。為了保證數據可以進行高速的傳輸，還實現了多載波并行傳輸等技術，本文當中對低壓電力線的高速數據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。
三、低壓電力線載波通信的標準以及高速數據通信的方法介紹
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聯合集團的標準。1992年針對家庭使用的CEBUS電器聯網標準在美國正式，目前已經獲得了ANSI的認證，這一標準主要是對于低速數據的傳遞來說的。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絡的標準了，使用的技術是Intellon，使用的調制技術是OFDM，數據信息的傳遞速度達到了14Mbps。這個規范涉及的范圍比較廣泛，例如多節點的文件傳輸，流媒體以及節點到節點的文件傳輸等。1998年消費電子協會建立了一個企業聯合集團，包括幾個公司在內。Intellon公司實現了數據信息的高速傳輸，使用的是無限通信中的擴頻通信的技術，想要實現數據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據的傳遞，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生，而OFDM很好的解決了這一點。這種技術的數據信息的傳輸速度非常的快，一般可以達到100Mbps，如今的產品已經達到了14Mbps。對于這一技術的研究已經有很多公司，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。是低壓電力線數據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10Mbps的地方用OFDM方式，其他場合可以使用擴頻通信技術。
四、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展，低壓電力線對于數據的高速度傳遞也逐漸變成了現實。OFDM技術的數據調制方式是正交載波，一般來說，可以在接收端進行數據的調制，這樣就可以避免干擾的發生。正交頻分用技術將高度進行傳輸的數據進行分解，將分解后得到的很多子信息流使用低速的數據流進行調制，成為很多子載波。然后經過轉換再在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，現如今對這一問題的研究已經取得了一定的突破。鑒于OFDM的優點，因此，已經是電力線數據告訴傳遞的一個較好的方法。低壓電力線數據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。
五、結語
第7篇：電力線通信范文
隨著社會的進步和技術的發展，多媒體業務不斷增長，人們對網絡帶寬的要求也隨之增長。
通信網正向著IP化、寬帶化方向發展。通信網由傳輸網、交換網和接入網三部分組成。目前，我國傳輸網已經基本實現數字化和光纖化；交換網也實現了程控化和數字化；而接入網仍然是通過雙絞線與局端相連，只能達到56kb／s的傳輸速率，不能滿足人們對多媒體信息的迫切需求。對接入網進行大規模改造，以升級到FTTC(光纖到路邊)甚至FTTH(光纖到戶)，需要高昂的成本，短期內難以實現。XDSL技術實現了電話線上數據的高速傳輸，但是大多數家庭電話線路不多，限制了可連接上網的電腦數，而且在各房間鋪設傳輸電纜極為不便。最為經濟有效而且方便的基礎設備就是電源線，把電源線作為傳輸介質，在家庭內部不必進行新的線路施工，成本低。電力線作為通信信道，幾乎不需要維護或維護量極小，而且可以靈活地實現即插即用。此外，由于不必交電話費，月租費便宜。
電力線高速數據傳輸使電力線做為通信媒介已成為可能。鋪設有電力線的地方，通過電力線路傳輸各種互聯網的數據，就可以實現數據通信，連成局域網或接入互聯網。通過電源線路傳輸各種互聯網數據，可以大大推進互聯網的普及。此項技術還可以使家用電腦及電器結合為可以互相溝通的網絡，形成新型的智能化家電網，用戶在任何地方通過Internet實現家用電器的監控和管理；可以直接實現電力抄表及電網自動化中遙信、遙測、遙控、遙調的各項功能，而不必另外鋪設通信信道。因此，研究電力
線通信是十分必要的。
1OFDM基本原理
正交頻分復用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一種正交多載波調制MCM方式。在傳統的數字通信系統中，符號序列調制在一個載波上進行串行傳輸，每個符號的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM是一種并行數據傳輸系統，采用頻率上等間隔的N個子載波構成。它們分別調制一路獨立的數據信息，調制之后N個子載波的信號相加同時發送。因此，每個符號的頻譜只占用信道全部帶寬的一部分。在OFDM系統中，通過選擇載波間隔，使這些子載波在整個符號周期上保持頻譜的正交特性，各子載波上的信號在頻譜上互相重疊，而接收端利用載波之間的正交特性，可以無失真地恢復發送信息，從而提高系統的頻譜利用率。圖1給出了正交頻分復用OFDM的基本原理。考慮一個周期內傳送的符號序列(do，d1，…，dn-1)每個符號di是經過基帶調制后復信號di=ai+jbi，串行符號序列的間隔為t=l／fs，其中fs是系統的符號傳輸速率。串并轉換之后，它們分別調制N個子載波(fo，f1，…，fn-1)，這N個子載波頻分復用整個信道帶寬，相鄰子載波之間的頻率間隔為1／T，符號周期T從t增加到Nt。合成的傳輸信號D(t)可以用其低通復包絡D(t)表示。
其中ωi=-2π·f·i，f=1／T=1／Nt。在符號周期[O，T]內，傳輸的信號為D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。
若以符號傳輸速率fs為采樣速率對D(t)進行采樣，在一個周期之內，共有N個采樣值。令t=mt，采樣序列D(m)可以用符號序列(do，d1，…，dn-1)的離散付氏逆變換表示。即
因此，OFDM系統的調制和解調過程等效于離散付氏逆變換和離散付氏變換處理。其核心技術是離散付氏變換，若采用數字信號處理(DSP)技術和FFT快速算法，無需束狀濾波器組，實現比較簡單。
2電力線數傳設備硬件構成
電力線數據傳輸設備的硬件框圖如圖2所示。
2.1數字信號處理單元TMS320VC5402
用數字信號處理的手段實現MODEM需要極高的運算能力和極高的運算速度，在高速DSP出現之前，數字信號處理只能采用普通的微處理器。由于速度的限制，所實現的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世紀70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以來，近20年來涌現出一大批高速DSP芯片，從而使話帶高速DSPMCODEM的實現成為可能。
TMS320系列性價比高，國內現有開發手段齊全，自TI公司20世紀80年代初第一代產品TMS32010問世以來，正以每2年更新一代的速度，相繼推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代產品TMS320C54X。
根據OFDM調制解調器實現所需要的信號處理能力，本文選擇以TMS320VC5402作為數據泵完成FFT等各種算法，充分利用其軟件、硬件資源，實現具有高性價比的OFDM高速電力線數傳設備。
TMS320C54X是TI公司針對通信應用推出的中高檔16位定點DSP系列器件。該系列器件功能強大、靈活，較之前幾代DSP，具有以下突出優點：
速度更快(40～100MIPS)；
指令集更為豐富；
更多的尋址方式選擇；
2個40位的累加器；
硬件堆棧指針；
支持塊重復和環型緩沖區管理。
2.2高頻信號處理單元
主要實現對高頻信號的放大、高頻開關和線路濾波等功能，并最終經小型加工結合設備送往配電線路。信號的放大包括發送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪聲放大部分。其中高頻開關完成收發高頻信號的轉換，實現雙工通信。同時使收發共用一個線路濾波器，這樣可以節省系統成本。2．3RS一232接口單元
用戶數據接口采用RS一232標準串行口。串口的數據中斷采用邊沿觸發中斷，串口中斷程序完成用戶數據的發送與接收。將接收到的用戶數據暫存到CPU的發送緩沖區中，等到滿一個突發包時就發送到DSP進行處理。
3參數設計
3．1保護時間的選擇
根據OFDM信號設計準則，首先選擇適當的保護時間，=20μs，這能夠充分滿足在電力系統環境下，OFDM信號消除多徑時延擴展的目的。
3．2符號周期的選擇
T>200μs，相應子信道間隔，f<5kHz，這樣在25kHz帶寬內至少要劃分出5個子信道。另外子信道數不能太多，增加子信道數雖然可以提高頻譜傳輸效率，但是DSP器件的復雜度也將增加，成本上升，同時還將受到信道時間選擇性衰落的嚴重影響。因此，考慮在25kHz的帶寬內采用7個子信道。
3.3子信道數的計算
子信道間隔：
各子信道的符號周期：T=250μs
考慮保護時間：=20μs，則有Ts=T+=270μs
各子信道實際的符號率：
總的比特率：3.71kbps×25子信道×2b／symbol=185.5kb／s
系統的頻譜效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz
可以看出，這時系統已經具有較高的頻譜效率。25路話音信號總的速率與經串并變換和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符號率相比，每個子信道還可以插入冗余信息用于同步、載波參數、幀保護和用戶信息等。需要指出的是：
①由于OFDM信號時頻正交性的限制條件，在此設計中盡管采用了25個子載波并行傳輸也只能傳25路語音。如果要傳8路語音，經串并轉換和16QAM映射后，各個子信道上有用信息的符號率為1.855bps／Hz，最多還可以插入的冗余信息為O.145bps／Hz，在實際傳輸中這是很難保證的傳輸質量的，因此該設計相對于M-16QAM采用4個子載波傳輸6路話音并不矛盾。
②在此設計中，為冗余信息預留了較多的位，其冗余信息與有用信息的比值為0.59，大于iDEN系統的0.44。這是考慮到OFDM信號對于載波相位偏差和定時偏差都較為敏感，這樣就可以插入較多的參考信號以快速實現載波相位的鎖定、跟蹤及位同步；另一方面對引導符號間隔的選擇也較為靈活，在設計中選擇引導符號間隔L=10。
③OFDM信號調制解調的核心是DFT／IDFT算法。目前，普遍采用DSP芯片完成DFT／IDFT，因此有必要對設計所需的DSP性能進行估計。根據設計要求，至少要能在250μs內完成32個復數點的FFT運算。我們知道，N個復數點的FFT共需要2Nlog2N次實數乘法和3Nl0g2N次實數加法。假設實數乘法和實數加法都是單周期指令，以32個復數點為例，這樣共需要800個指令周期，即20μs，因此采用TMS320VC5402能夠滿足設計要求(TMS320VC5402的單指令周期為10ns)。
4.1調制部分的軟件設計
此程序作為子程序被調用之前，要發送的數據已經被裝入數據存儲器，并將數據區的首地址及長度作為入口參數傳遞給子程序。程序執行時，首先清發送存儲器，然后配置AD9708的采樣速率，之后允許串行口發送中斷產生，使中斷服務程序自動依次讀取發送存儲器中的內容，送入AD9708變換成模擬信號。之后程序從數據存儲器讀取一幀數據，經編碼，并行放入IFFT工作區的相應位置，插入導頻符號并將不用的點補零。隨后進行IFFT，IFFT算法采用常用的時域抽點算法DIT，蝶形運算所需的WN可查N=512字的定點三角函數表得到。由于TMS320VC5402的數值計算為16位字長定點運算方式，所以IFFT采用成組定點法，既提高了運算精度又保證了運算速度。然后對IFFT變換后的結果擴展加窗，并將本幀信號的前擴展部分同上幀信號的后擴展部分相加，加窗所需窗函數可查表得到。窗函數存放在窗函數表中，是事先利用C語言浮點運算并將結果轉換為定點數存放在表中的。
經實測，從讀取串行數據到加窗工作完成最多占用75個抽樣周期(75×125μs)的時間，而發送一幀信號需512+32=544個抽樣周期(544×125μs)。這說明C5402的運算速度足夠滿足需要。
當上一幀信號發送完畢，程序立即將以處理好的本幀信號送入發送存儲器繼續發送，并通過入口參數判斷數據是否發送完畢。
4.2解調部分的軟件設計
用TMS320VC5402實現的流程分同步捕捉及解調兩個階段。同步捕捉階段執行時，首先清接收存儲器，配置AD9057的采樣速率，然后開串行口接收中斷，使接收中斷服務程序接收來自AD9057的采樣數據并依次自動存入接收存儲器。
每得到一個新的樣點，程序先用DFT的遞推算法解調出25路導頻符號，并對導頻均衡。之后分別同參考導頻符號矢量600h+j600h進行點積，這里用導頻符號矢量的實部與虛部的和代替點積，即可反映相關函數的規律，以簡化運算。求得25路導頻與參考導頻的相關值后暫時保存，并分別與前一個樣點所保存的各導頻相關值比較(相減)，用一個字節保存比較結果的正負號(每路導頻占1bit)。在處理前一個樣點的過程中，也用一個字節保存它同其前一樣點的導頻相關值比較的正負號。對這兩個字節進行簡單的邏輯運算，即可判斷出各導頻是否在前一個樣點處出現峰值。倘若25路導頻中有20個以上的導頻同時出現峰值，則認為該樣點以前的N=512個樣點即為捕捉到的一幀信號，程序進入解調階段；否則等待接收新的采樣點繼續進行同步捕捉。
解調階段首先對捕捉到的幀信號進行實信號的FFT變換，仍然采用成組定點法，之后進行均衡。然后利用導頻算出本地抽樣時鐘的延遲τ，在計算中應盡量避免出現除法，可將常數分母取倒數后提前算出，作為乘法的系數。為了保證其后二維AGC的精度，計算中τ精確到O.1μs。接下來根據τ調整抽樣時鐘，程序將調整量通知串行口發送中斷服務程序后，繼續執行二維AGC，而由中斷服務程序在每次中斷響應時間命令，每次可以調整下一采樣時刻提前(或落后)1μs。
二維AGC分兩步進行。首先根據τ對均衡后的調制矢量進行相位校正，這里需要利用FFT變換所使用的512字的三角函數表，用一個指針指向三角函數表的表頭，根據τ及三角函數表角度間隔算出多少路子信道才需要將指針下移一格，通過這種查表的方法可以簡潔地確定各子信道的校正量。經相位校正后，即可利用導頻進行幅度校正。
接下來經判決，并／串變換及解碼即可解調出本幀數據。然后對均衡器的權值采用LMS算法進行調節。程序通過對這部分信號進行簡單的幅值門限分析，很容易判斷出是否收到了信號。若有則繼續接收；否則結束返回。
第8篇：電力線通信范文
0 引言
電力線通信技術的研究由來已久，只是受帶寬條件的影響，早期的電力線路通信僅能實現語音通信或者儀表數據的遠程傳輸，并沒有得到普及。最近幾年，伴隨著信息技術的發展，電力線局域網通信技術也得到了新的突破，并且逐漸在實際工程中得到了應用，取得了良好的效果。
1 電力線局域網通信技術的概念和原理
電力線局域網通信技術，或者說電力網絡通信，屬于電力載波通信的一種，主要是通過既有的低頻電力線路，進行寬帶網絡信號的傳輸，實現網絡通信。在2010年，電力網絡通信協議正式頒布，即IEEE1901，該協議被定義為高速網絡通信的標準協議，針對以電力線進行網絡通信的標準進行了規定，在該標準協議下，設備的理論通信傳輸速率能夠達到500Mbps。
電力網絡通信技術的基本原理，是利用現有的電力線網絡，進行高頻信號的可靠闡述，通過電力網絡調制器，能夠將載有待傳輸信息的高頻信號加載在電流中，通過電線進行傳輸，而接收端的解調器則會將高頻信號從電流中分離，傳輸到終端設備中，從而在不需要重新布線的情況下，實現網絡通信。不過，相比較傳統的網絡電纜，將電力線路作為數據傳輸媒介時，會受到各種電氣設備的干擾，從而影響數據傳輸的穩定性。對此，在電力線網絡通信中，需要應用正交頻分復用、頻移鍵控、多載波調制等技術，盡可能消除信號波形之間的干擾[1]。
2 電力線局域網通信技術在弱電工程中的應用
事實上，對于電力線局域網通信技術的研究，很早以前就已經開始，不過受帶寬問題的限制，并不能滿足用戶的實際需求。最近幾年，科學技術的發展為電力線網絡通信技術的應用和普及提供了技術方面的支撐，也使得其真正能夠與傳統的以太網絡一較高下。
在進行電力線通信局域網的構建時，基本上可以參照傳統以太網的結構，只是將原本的通信電纜轉變為既有電力線路，同時增加相應的電力網絡橋接設備，以實現網絡信號的轉化和加載。以電力線路進行網絡信號的傳輸，有效距離可以達到200m，還要超過傳統的以太網。因此，在高層建筑中，只需要于底層設置相應的網絡交換設備，整棟建筑的網絡通信需求就能夠得到滿足。在電力線局域網中，單根電力線路最多能夠同時支持16個用戶的網絡使用，同時由于信號不能跨越電能表，在進行網絡構建的過程中，可以將每一戶的電力局域網線路分別接入電表之后，從而實現線路容量的充分利用，不同的用戶之間也不會產生相互影響。通過這種形式，用戶可以直接利用電源插座，進行網絡訪問。
從網絡安全性分析，電力線局域網設備中采用的都是56位加密，而且每一臺設備都具有獨有的機械密碼，配合相應的驅動軟件，可以設置不同的工作組，以實現對于非法用戶的隔離，保障信息安全。而從電氣安全性分析，電力線局域網通信技術實際上是利用線圈的耦合原理，在電力線上加載高頻信號，電力線路實際上并不會與數據傳輸線路直接相連，也就從根本上杜絕了觸電問題。通過強弱電路分開設置的方式，保證了弱點信號線路中電壓的穩定，加上過壓保護裝置的存在，能夠杜絕感應或者短路問題所引發的安全隱患[2]。
因此，電力線局域網通信技術是在傳統以太網絡的基礎上，利用既有電力線路實現網絡通信，不僅提升了信號傳輸的距離，而且不再需要額外敷設線路，也不需要預留網絡插座，在當前無線網絡尚未完全取代有線網絡的背景下，具有比較廣闊的發展空間。電力線局域網通信技術所帶來的便利性遠不止這樣，利用現有電力線路和以太網設備的網絡結構，能夠對所有接入的信號進行整合，實現數據網絡、有線電視以及語音網絡的三網合一，在沒有全面實現光纖到戶的現在，作為一種過渡手段，可以實現低成本的建筑智能化，用戶可以通過電力線局域網，實現對于家中各種設備的統一管理和智能化控制[3]。
3 結語
總而言之，電力線局域網通信技術屬于一種新興技術，在完全實現光纖到戶之前，以此來作為一種過渡手段，具有非常顯著的優勢，尤其是對于新建建筑而言，可以節約以太網線路的敷設成本，而且信號傳輸的距離有了很大的提高，理論傳輸速率也基本可以滿足用戶的日常所需，利用插座直接接入網絡的方式在便利性方面可以說僅次于無線網。不過，電氣設備的存在會對數據的傳輸造成一定干擾，需要技術人員的深入研究和解決。
作者簡介：
第9篇：電力線通信范文
關鍵詞：電力線 載波 通信
中圖分類號：TN916.52 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0030-02
電力線載波（Power Line Carrier-PLC）通信是利用高壓電力線、中壓電力線或低壓配電線作為媒介進行語音或數據傳輸的一種通信方式。在傳輸過程中通過載波將模擬或數字信號進行有效調制實現高頻信號在電力線實現遠距離傳輸。隨著科技的不斷進步，高壓電力線載波技術已不在受單片機應用的限制，進入了數字化的信息時代。
1 我國電力線載波通信的現狀
電力通信網作為電力系統安全穩定運行的基礎保障，實現了電網調度自動化、網絡運營市場化和管理現代化。由于通信過程對信息的可靠性、傳輸的快速性有嚴格的要求，世界上很多國家都建立了電力系統專用通信網，以此構建穩定的傳輸體系。當前我國在35 kV以上電壓等級的輸電線路上均已開通電力線載波通道，但隨著數字媒體技術的不斷發展，對通信速度的要求越來越高，為了實現高效的傳輸，電力線載波通信已不再是簡單地完成電力通信，電網以及數據信息的一并傳輸成為現實。但由于我國電力通信發展水平參差不齊，且電力通信規程中要求變電站必須具有2條以上不同通信方式的互為備用的通信信道，就要求電力載波功能不斷革新，這就使得電力線載波機在全國仍然有較大的市場需求。
數據分析表明我國中低壓電力線載波的應用主要是在10 kV電力線以及在380/220 V用戶電網的自動抄表系統中的應用。10 kV以上的應用目前已達到普及應用，而作為自動集抄系統通道的載波應用雖已能夠組網通信，完成數據的遠程抄送，但由于用戶電網的時變特性和突發噪聲的影響在技術上還有待解決。
2 我國電力線載波通信技術的應用
由于電力載波通信具有穩定的使用條件和潛在的巨大市場，也成為世界各大公司及研發單位攻堅開發的熱點。
（1）解Q遠程三表抄送問題。
遠程三表抄送就是自動采集各種計量表的讀數（如電表、水表、氣表），電力線載波抄表系統是以電力線為媒介進行遠程數據搜集并傳送，此方法不但降低了電力部門的成本投入，且實現高效的自動抄收。通過計算機的強大功能可以將抄收的數據立即處理形成報表，且對用戶實現監控，對電參數、欠費斷電等操作可一步到位實現管控。
（2）解決端到端的線纜接入問題。
在電力線載波通信線路中用戶變壓器的低壓側安裝電力線路由器，用戶端通過安裝一個數字式電力線調制解調器，將電纜與個人電腦相連，讓PC和筆記本電腦的使用者輕松地通過家中供電線路連接上互聯網絡，此種通信方式成本低，利用現成的電源線，實現一線兩用。
（3）解決智能控制問題。
在電網信息控制過程中，智能化載波機實現了對系統運行狀態的檢測、數據的快速修改、故障檢測報告，通過此法有效地實現了遠程維護以及實時監控，不但精減了勞力，且電網運行更安全、更穩定，最終實現了高效營運。
電力線載波通信作為電力通信網中關鍵的方式，在電網調度通信、復用遠動、高頻保護和遠方跳閘信號等方面應用較多，而未來的電網應用是智能電網的天下，但三相/單相載波電能表、載波抄表集中器等仍會是市場的主體；但隨著新興技術的不斷發展，智能電網的應用將會朝著以“三表合一”、智能家居應用、井下安全操作、智能路燈控制、精細農業、污染檢測等領域擴展。
隨著人們對通信技術要求的不斷提高，通信會越來越被人們重視，而作為電力部門獨有的通信資源，電力線載波通信的地位在通信界是不可撼動的，特別是在抵御臺風、洪澇等自然災害方面，電力線特有的機械特性以及不易受外力破壞的特點，是其他通信媒介無法比擬的。
3 我國電力線載波通信的需求分析
3.1 通信架線的優勢
高壓電力線路的走向是從終端站到樞紐站，再到調度所，整個過程只需考慮投入設備的情況無須考慮線路投資，特別是在邊遠且地形復雜的地區，這種優勢及其明顯，只需充分分析出電力線載波信道的容量，對電力設備加以投放，載波通信的優勢就會顯現出來。
3.2 通信可靠性的要求
在電力系統中考慮到傳輸重要調度信息的問題以及人身安全的考量，則會要求電力線載波機具有較高的可靠性，以實現通信的可靠傳輸，作為電力線載波通信過程中的核心設備，電力線載波機必須具備高效的性能。根據我國目前對電網通信體系數據的要求，各種電壓等級的載波機、繼電保護收發信機、載波數據傳輸裝置和電線上網調制解調器等必須滿足質量要求。
3.3 網絡應用的要求
隨著通信新技術的不斷涌現，現代通信對電力線載波的使用不再是單獨的通道應用，而是轉向構建網絡結構的應該。電力線載波機應用的初期主要靠自動盤和音轉接口實現小范圍的聯網，而現在更多考慮的是如何實現載波機與調度機協同工作，將變電站調度機的組網應用與通信網監測系統接口的數據采集進行有效的結合。由于電力線載波在中、低壓線路上的初期應用就是構建網絡應用，因此，如何大力發展電力線載波通信過程中的網絡應用就顯得尤為重要。
綜合分析傳統的電力線載波發現，其存在通道干擾大、信息量小、頻率擁擠等弱勢，再加上設備水平、維護管理等方面的原因，傳統電力線載波已越來越不能適應現代電網提出的高速度、寬頻帶、大容量的通信要求。特別是新興通信技術如微波通信、衛星通信、擴頻通信、光纖通信、程控交換等在電力系統中不斷引入，并得到了較好的應用，因此，電力線載波通信的改革勢在必行。
4 急需突破的技術問題
信道容量長期以來一直是電力線載波通信過程中重點關注的問題，多路的電力線載波通信是解決的有效技術，而如何實現這一過程，也將成為社會發展中不容忽視的問題。目前我國通過采用數字復接技術進行了頻域擴展，實現4 kHz帶寬的信道容量，其傳輸速度達到28.8 kbits/s，在這一研究過程中發現，線路頻率的回波抵消可有效提升信道容量，這將會是未來我國在電力線載波通信中的又一研究方向。
5 結語
應用電力線連接互聯網是國人一直不斷研究的課題，如今已得到認可并投入使用，而且價格不高，被大眾接受。隨著技術的不斷提高，高速電力線載波也將會進入到人們的生活，使用者只需通過低壓電力線即可接入國際互聯網絡，進行互聯網的應用。在未來社會，我們相信隨著科學技術的不斷提升，新興技術的不斷涌現，通過電力線載波通信人員的不斷努力，國家電信改革的深化、管理水平的不斷提升，電力線載波通信在我國現代化電網的發展進程中的作用會越來越突顯，也會越來越被國家重視。
參考文獻
[1] 戚佳金，陳雪萍，劉曉勝.低壓電力線載波通信技術研究進展[J].電網技術，2010（5）：161-172.
[2] 陳鳳，鄭文剛，申長軍，等.低壓電力線載波通信技術及應用[J].電力系統保護與控制，2009（22）：188-195.
[3] 徐志強，馬平，余杰，等.認知電力線載波通信技術在配電網的應用[J].電力信息與通信技術，2016（9）：23-27.
