基于ofdm技术的低压电力线载波通信系统的理论与实验分析

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1、(3)永远在线以电力线作为通信信道可以灵活的实现“即插即用”不用繁琐的拨号过程接入电源就等于接入网络只要插上电源就永远在线(4)范围广民用电力线是世界上最普及的网络这是这种通信技术所具有的而其它通信方式如电话和有线电视等所不能比拟的优势PLC可以轻松地渗透到每个家庭为现代家庭智能化和互联网的发展提供广阔的发展空间(5)远程自动读取水电气仪表数据为公用事业公司节省大量的抄表费用也方便了用户同时可以为电力公司提供负荷控制需求侧管理的新手段提高电力公司管理水平现在我国开始实施全国电力联网电力行业也开始引入市场竞争机制电力网络运行中将需要进行频繁的各种不同层次的信息交换信息吞吐量也

2、很大因而必须具有一套高效稳定的通信方案低压电力线载波通信以其线路机械强度大网络覆盖范围遍及各家各户投资成本低等优点极可能在电力市场的运作中扮演重要角色随着信息技术的发展和信息产业结构及体制改革的推进PLC将广泛应用于负[4]荷管理远程抄表家庭自动化智能大厦和宽带接入网领域电力线载波通信会在我国电网现代化进程中发挥重要的作用为我国电力和电信事业的发展做出新的更大的贡献本课题旨在这一大背景下进行相关可行性方案工程实践以及实验平台设计和测试等研究建立一套完善的低压电力线载波通信实验平台以促进低压电力线载波通信的发展适应信息社会化和数字化家庭发展的需要1.2低压电力线载波通信的研究

3、概况低压电力线载波通信是利用220V输电线路作为高频信号传输通道的一种通信方法根据频率搬移频率分割原理将原始信号对载波进行多次调制搬移不同线路传输频带然后送入线路进行传输从而实现多路通信低压电力线通信发展得较早但由于低压电力线信道噪声干扰和时变衰减等固有缺陷的影响传输数据率一直停留在kbit量级主要用于实现远程抄表最近一两年的技术发展及相关标准的推出使利用低压电力线传输高速数据成为可能在低压输电线路上进行数据传输时由于不能越过变压器导致这一技术在一些地区一个变压器带的用户不多从而使得成本增加的应用受到限制最新耦合器的推出及在中压电力线上数据传输的开拓使得该项技术的推广应用市

4、场目前基本明朗起来2低压电力线载波通信在德英日等国家已取得了突破性的进展最早提出低[5]压电力线载波通信概念并进行可行性研究的是英国曼彻斯特NORWEB供电公司他们在完成世界上首次配电网上的25个终端用户的电话与数据通信试验后1992~1993已开发出2MHz带宽内速率为1Mbps的系统随后英国SWEB公司在电力线上开发提供包括水天然气电能自动抄表功能的系统电力线载波目前主要采用两种技术即扩频通信(SSCSpreadSpectrumcommunication)技术和正交频分复用(OFDMOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术目前

5、美国Intellon公司开发出了基于扩频通信的SSCP300/P400系列芯片清华大学已研制成功基于SSC技术的配电网通信实验平台可在两台计算机之间通过220V低压电力线实现文件或数据的传输速率为10kbps国内已有一些关于在城市居民小区内的220V电力线网络中实现基于扩频通信的数据通信网络的报道随着低压电力线载波通信研究的发展正交频分复用技术应用于220V电力线通信成为了一个新的研究方向OFDM技术的应用已有近40年的历史主要用于军用的无线高频通信系统但是一个OFDM系统的结构非常复杂从而限制了其进一[6]步推广直到70年代人们提出了采用离散傅立叶变换来实现多个载波的调制

6、简化了系统的结构近年来DSP技术的发展使得OFDM技术更趋于实用化八十年代人们开始研究如何将OFDM技术应用于高速MODEM进入九十年代以来OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输OFDM由于其具有能够有效克服多途径回声反射的特点在无线通信尤其是移动通信领域获得了高度重视目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域和民用通信系统中针对低压电力线通信信道的多径效应和时变性OFDM技术应用于低压电力线通信也同样能够取得提高通信质量的效果是一个很有价值的研究课题目前欧美的许多公司及科研机构正致力于OFDM方面的研究包括加拿大的PowerTrubk美国的Int

7、ellon和AmbientTechnologies其中,Intellon公司提出的改进的OFDM技术(IeOFDM)已被家庭插座联盟(HomeP1ug)采纳成为制定电力线数字通信规范的依据目前该公司利用IeOFDM已经在低压电力线上实现了-711Mbs的高速率数据传输其误码率小于10HomePlug联盟在2000年6月5日宣布采用Intellon公司的10Mbs高速电力线网络技术为基础制定该联盟的第1[7]代电力线网络技术规范因此OFDM极有可能成为高速PLC的标准现在国内还没有关于实现基于OFDM技术在低压电力线