国内窄带电力载波通信技术发展现状

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1、国内窄带电力载波通信技术发展现状1.国内现有载波通信技术特点现有的低压载波通信芯片的技术特点可以从调制方式、传输速率、通信频率、通信功率、EMI标准、芯片技术等方面来分析。调制方式与传输速率目前电力线载波通信常用的扩频技术主要有：直接序列扩频、线性调频Chirp和正交频分复用OFDM等。此外，跳频FH、跳时TH以及上述各种方式的组合扩频技术也较为常用。国内载波通信产品主要采用直接序列扩频技术。其中东软为FSK，15位直序列扩频通信；福星晓程DPSK63位直序扩频；弥亚微为QPSK扩频调相、过零同步、分时传输；鼎信为二进制连续相位移频FSK

2、，过零同步、分时传输。上述各家的扩频技术各有不同特点。对载波通信芯片性能最直接影响在于可靠性和传输速率。目前这四家中，传输速率分别为弥亚微，同时提供200、400、800、1600bps四种可变速率；东软：330bps；福星晓程：250/500bps；鼎信：100bps。按照现阶段现场实际应用状况来看100至500bps速水平仅能用于普通抄表功能，如果涉及到远程控制（断送电）和管理功能则需要提供更高速率保证。通信频率关于通信频率，在美国由联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450kHZ；在欧洲由欧洲电气标准委员会的EN500

3、65-1规定电力载波频带为3~148.5kHZ。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著的贡献，目前全球AMR系统均采用该频段标准。国内载波通信芯片中符合欧洲标准的为2家，分别是福星晓程120KHz和弥亚微57.6KHz/76.8KHz/115.2KHz三种可选。通信功率及EMI指标国内东软、福星晓程、鼎信等多数载波通信方案为了针对国内电力信道环境中的衰减，均采取加大通信传输功率等做法。在实际产品化的过程中，基本上做到3W至5W，有的电表厂甚至做到了8W，这种做法是绝对不可取的。首先，这种做法导致电表产生的功耗损失无疑增加的线损，造成

4、大量的能源浪费，这也有悖于国网公司上集抄系统的初衷；其次，如此大的功率传输将会严重污染电力线信道环境，我们原来是恶劣的电力线信道环境的受害者，现在却也能成为最大的制造者。就目前研究了解的情况，国内只有弥亚微的载波芯片Mi200E采取低功耗设计。其发送信号时的功率仅为0.4W，在保证可靠的通信性能的同时该芯片EMI等相关指标满足欧洲标准。芯片技术严格意义上讲，国内载波通信方案供应商并不完全都是芯片设计研发企业，像东软和鼎信均是采用MOTROLA的MC3361＋单片机通过软件完成物理层、MAC层、网络层的模式。其优点是降低了研发难度，但该模式

5、会导致其核心技术（相关软件）容易泄密或被解密，安全性值得探讨。福星晓程和弥亚微均是完全自主开发的载波通信芯片产品。2.国内载波芯片产品分析青岛东软该公司是国内较早对低压载波进行投入的厂家，目前市场分额较大。主要产品主要特点是：采用FSK调制方式，信号频率为270K；软件相关器和匹配滤波器，63位码序列，码速率20.8k波特；自适应数字信号处理和模糊处理技术，具备前向纠错功能；帧中继转发机制，支持3级中继深度。但东软的载波方案不满足相关国际标准，通信模块的EMI特性难以满足，会对电网带来比较大的谐波干扰。同时，由于使用MC3361＋单片机的

6、模式，载波方案的集成度不高。同时由于外置功放的使用，外部分立元器件一致性问题的影响，带来调试，安装，现场施工的一系列问题，从而会对集抄系统的稳定性，可靠性带来影响。福星福星晓程福星晓程于2000年前后推出载波ASIC芯片，其集成度比东软的要高，在国内的份额同东软差不多。其产品PL3105采用的是PSK调制直序扩频方式，载波频率为120K，码元速率500bps，伪码为15的M序列。它内部集成了2路16位的A/D，LED/LCD显示控制模块，3个定时器，2个多功能串口。由于PL3105采用数字解调、解扩，抗干扰性能好于东软，在实际使用中物理层

7、的通信距离较好。但其载波芯片实质是一个带载波MODEM的单片机，只有物理层，链路层、应用层需要各厂家自己开发，加大了开发难度和开发周期；同时由于各厂家的链路层协议不尽相同，出现了同是采用福星晓程芯片也未必能互联互通的尴尬局面。另外其推出的中继算法不太实用也限制了其的发展。弥亚微电子弥亚微电子的Mi200E是国内目前唯一一款既满足国内市场需求，又符合国际标准的高性能载波通信芯片。Mi200E采用了直接序列扩频、数字信号处理、数字功率放大等新技术，该电路应用在电力线通信方面具有较强的抗干扰及抗衰减性能。MI200E是内部集成了扩频解扩、调制解

8、调、输入信号整形放大、数字功率放大器、市电检测、高性能带通滤波器、数模转换接口以及与单片机(MCU)串口通信等功能。同时为上层网络协议提供载波侦听和有效帧指示信号。Mi200E具备可变扩频增益