电力线接入技术分析

魏徐丽

【摘要】 本文简要介绍了电力线载波通信（PLC），系统阐述扩频技术和正交频分复用（OFDM）技术在其中的应用，并在特定的应用背景中对这两种技术的优缺点进行了比较和分析。

【关键词】 电力线通信（PLC） 扩频（SST） 正交频分复用（OFDM） 电力线接入

一、电力线通信的基本概念

电力线通信（PLC）技术是采用电力线传送数据和话音信号的一种通信方式。该技术是将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电线进行数据传输，通过专用的电力线调制解调器将高频信号从电力线上分离出来，传送到终端设备。由于它具有不用布线、覆盖范围广和连接方便的特点，被认为是很有竞争力的一种接入技术，成为解决 “最后一公里”问题的最佳方案之一。

二、电力线的电磁环境分析

由于电力线并不是专门用于通信的，所以在低压电力线上实现可靠的数据通信在技术上还有很多障碍。影响电力线通信可靠性的主要因素有：噪声电平高、阻抗变化大、信号电平衰减剧烈、多径衰落。电力线的衰减随着频率的增大而增大。

目前电网中使用的调制解调器均为窄带调制，基本调制方式有ASK、FSK及PSK等。实现手段有二进制调制和M进制调制，前者频带利用率低，而后者虽可通过增大进制来提高传输速率，但是在相同的S/N下，随着M的增大，系统误码率将增大。并且这些调制方式的抗噪声性能较弱，不能弥补电力线信道物理特性上的缺陷。扩频技术和正交频分复用（OFDM）调制技术是近几年发展起来的通信技术，具有一定的抗干扰和抗多径能力，在电力线通信中已经得到了较理想的应用。

三、扩频技术（Saread Spectrum communication）

3.1 扩频通信的基本原理

扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。

根据Shannon定理：C=Blog2（1+S/N），当信道容量C恒定时，在一定的信噪比的情况下，可通过增加频带宽度B的方法，在较低的信噪比（S/N）情况下，传输信息，这正是扩频通信技术的原理。

3.2 扩频通信的技术特点

（1）抗噪声干扰能力。扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，而收端又采用相关检测的办法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。这祥，对于各种干扰信号，因其在收端的非相关性，解扩后只有很微弱的成份。（2）抗多径能力。多径干扰通常采用以下两种方法来解决：即分集/接收技术和梳状滤波器的方法。这两种技术在扩频通信中都易于实现。利用扩频码的自相关特性，在接收端从多径信号中提取和分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成，这相当于梳状滤波器的作用。由于扩频通信具有抗干扰和衰减能力强的特点，因此非常适合电力线通信信道。

四、OFDM调制方式

OFDM是一种频谱利用率极高的技术，它采用多载波并行传输，每个载波的传输速率较低。因此在无需均衡的情况下可以适应多径反射、大的窄代噪声、冲击性噪声等苛刻的物理环境。

4.1 OFDM调制方式的基本原理

OFDM调制技术的基本原理就是将可用带宽分割为若干窄带、低速率载波，大量的窄带载波同时传送，每个载波的调制速率较低，但总体表现为极高的传输速率。OFDM是一种并行数据传输系统，由频率上等间隔的N个子载波构成，他们分别调制一路独立的数据信息，调制之后N个子载波的信号相加同时发送。通过选择载波间隔，使子载波在整个符号周期上保持频谱上的正交性，可以无失真的恢复发送信息，从而提高系统的频谱利用率。

4.2 OFDM技术特点

OFDM技术有显著的特点：抗噪声干扰能力强、抗多径能力强、频带利用率理论上可达到仙农信息论极限，所以它也很适合电力线通信。目前，Intellon公司的PowerPacket电力线载波芯片采用了OFDM技术，能够提供14Mbps的数据传输速率。

五、结束语

电力线通信采用了以上较为先进的技术，保证了通信自身的可靠性和稳定性；此外低压电力线系统的网络建设的比较完备，分布范围广。与其他接入方式比较，电力线接入具有“No New Wires”、接入方便和成本较低等优点。随着技术的发展和相关产品的推陈出新，电力线接入有望成为一种可以和光纤相媲美的接入方式。

参 考 文 献

[1] 杨刚等，电力线通信技术，电子工业出版社，2011（1）