基于低压电力线通信技术和应用

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1、基于低压电力线通信技术和应用　　中图分类号：U223文献标识码：A低压电力线载波通信(PowerLineCommunication)是利用现有的低压电线网络作为载体，进行信息传输。近年来，随着电力系统的发展，利用现有的电力线网络系统能提供低成本高效益的网络服务。然而我国电力线组网复杂，干扰强、负荷情况复杂、信号衰减大等因素，严重的影响通信的质量。因此，对于低压电力线载波有必要进一步具体分析。1、国内外发展历程及现状国外对电力线载波的研究已有一百多年。目前已有多个国际研究机构对高速电力线载波技术进行研究和开发，并取得了优秀的成果，产品的传输速

2、率也从初期的1Mbps提高到24Mbps，48Mbps，甚至85Mbps。与国外相比，国内对电力载波通信的研究起步较晚，但发展迅速。国内研究正由早期利用国外的电力载波调制技术和芯片进行研发，向适合我国电网复杂的信道特性的调制技术和载波芯片研制转变，并已经取得了一些重大的进步。2、低压电力载波通信技术研究2.1低压电力网络的特点7低压电力载波通信技术有着许多优势，只要有电的地区都有电力线的存在，所以作为数据传输的载体，与其他的通信方式相比有以下几个优势：1)价格优势。电力线载波通信的载体是电力线，无需再铺设宽带和光缆线路，它不需要高昂的发送和

3、接收设备。2)使用优势。当设备的输入端和输出端接入电源后，即接入了电力线。3)电力网络覆盖度高，应用前景广阔。电力线网络普及程度远胜其他通信网络，为实现物联网奠定了坚实的基础。目前国内的电力网络信道特别复杂，通信环境也十分恶劣。在实际使用中，电网上负载数量多、种类复杂、随机性等因素的影响，对输入阻抗、噪声干扰、信号衰减等方面都有较大影响。2.2关键技术分析为了克服低压电力线存在的各种噪声和干扰、降低信号的衰减，研究表明可以用调制技术来提高系统的抗干扰和抗噪能力[3]。下面对目前流行的调制技术做简单分析：1）二相频移键控技术BFSK。二进制频

4、移键控调制方式的特点是转换速度快、抗干扰能力强、稳定度高且易于实现，但其传送效率比较低。目前青岛东软PLCi36G-III-E芯片和鼎信TCC081C芯片正是采用的BFSK技术。其通讯速率最高达9600bps，具备通信中继能力，可自动实现载波节点侦听、主动上报等功能。72）码分多址技术CDMA。CDMA为每个用户分配特定地址码，地址码之间具有准正交性，使用伪随机码进行调制，使原带宽扩展，接收端进行相反的过程进行解扩得到最终的信号。CDMA具有抗干扰能力强、保密性能好、易于实现码分多址、具有抗衰落、抗多径干扰能力。CDMA也有缺点，如果不同用

5、户的扩频码不是完美正交的，则CDMA系统性能将降低。北京福星晓程PL3201芯片采用的就是CDMA技术，其在单相多功能数字电能表芯片产品中有优异表现。3）正交频分复用技术OFDM。OFDM是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。OFDM有很强的抗波间干扰和码间干扰的能力。同时也有易受载波频偏的影响，峰值平均功率比过大，带宽利用率不高的缺点。采用OFDM技术的是深圳力合微电子LME2980芯片。LME2980的瞬时速率可达36kbps，工频过零传输平均速率超过10kbps。4）多载波码分

6、复用技术MC-CDMA。MC-CDMA是OFDM和CDMA相结合的技术，信息先通过一个扩频码扩频，然后将扩频后的数据分别调制到子载波上进行传输，最后在接收端进行解调和解扩，还原出原始信号。MC-CDMA具有二者的特点，能有效地避免时延扩展所带来的影响，具有抗多径、码间和波间干扰能力强、容量大、有效地克服子载波受深衰落的影响和极高的频带利用率，非常适宜于PLC高速数据传输。72.3电力载波通信芯片和模块的研制。目前国内可以使用的芯片主要是国外进口的通用电力载波芯片(如美国埃施朗echelon公司的PL3170系列芯片)和国内自主研发的电力载波

7、芯片(如长沙新竹数公司的XZ386芯片、深圳力合微电子公司的LME2980芯片等)。下表为国内市场上各种芯片模块进行分类介绍。国内市场上电力载波芯片特色应用情况代表芯片型号或模块。1）BFSK技术在我国内使用较晚，应用效果好RISE3301、PL3170、PL350、PL3120、ST7538、Mi200E、PLCi36G-III-E；2）CDMA技术在我国内使用的较晚，效果不错PL2101；3）OFDM技术近几年开始应用并反应效果良好MAX2992、MX2991、INT5500；4）MC-CDMA技术近两年才出现，应用较少LME2980；

8、3、低压电力载波技术的应用低压电力线载波通信具有无需重新布线、不占用无线频道资源、造价低、维护简单等优点，在我国的应用也越来越广泛。目前典型的应用包括以下三个方面。3.1智能家居