低压电力线数据通信设计

杨团结

【摘要】 本文着重分析了低压电力线数据通信的特点，还对低压电力线数据通信的标准展开了讨论，分析了低压电力数据通信技术，对多载波通信技术进行了介绍，对于低压电力线数据通信设计进行了详细论述。

【关键词】 低压电力线 载波通信 通信设计

一、引言

低压电力线数据通信技术是一种数据交换和传递的技术手段，是用低压电力线作为载波方式的。低压电力线数据通信技术的推广和应用前景十分优良，和很多各种各样的通信方式相比具有非常独特的优点。随着社会的发展，国家最广泛的一个网络就是电力网的建立，这保证了我们生活的正常进行。使用电力线进行数据通信，可以使有电力线的地区十分容易的进行数据的交换使用，还能轻松的从网上获得所需的数据信息，低压电力线数据通信技术的覆盖范围十分的广泛，操作起来也非常容易，并且低压电力线数据通信技术的使用可以避免大量的通信通道的建设，对于工程投资可以大大的节省，并且还减少了对于居民生活的影响，也避免了对已有建筑物的破坏行为，不但能够降低成本，还可以大量节省能源。

现如今，世界各个国家和企业都对电力通信产品的研发产生了十分浓厚的兴趣，比如SONY、NERA以及SIEMENS等等，这些企业为电力通信产品的研发提供了很多成功经验，还有很多技术上成熟的产品已经开始进行使用，随着我国社会以及经济的快速发展，对于信息化建设的力度也在不断加大，所以电力通信技术也上了一个新的台阶。

二、电力通信技术的概述

电力通信技术是一种传输通道，是以低压电网作为信号的，把要传输的数字信号进行一定的频率调制，然后再与低压电力信号产生偶合的作用，电力通信技术的载体是低压电信号，可以把数字信号可靠准确的传递到客户端，然后经过频率的调节可以进行电信号以及数字信号的分离工作，这样就实现了信号的传递工作。所以，终端信号的质量和信号传递过程中的所有载体和信息通道的质量是分不开的。在国外的发达地位，电力网的环境比较纯净，使用的是专门的滤波的系统结构，所以可以使数据在传递的过程当中避免别的信号的干扰。

我国面临着十分特别的电网环境，常常会收到信号减弱的影响以及噪声的影响，这样就会使得数据信息在传递的过程中有丢码和乱码的现象发生。噪声一般来说指的是电力线上的高音噪声，它的随机性是非常大的，所以电力通信技术的关键控制点就是对于噪声的控制。

三、低压电力线数据载波通信技术的应用

低压电力线数据载波通信技术是一种载波通信的技术手段，是一种通信方式，低压电力线数据载波通信技术是电力网的基础，也就是一种无线技术，无线技术包括电力线，无线信道以及电话线等，使用电力线进行信息的传递是比较复杂的，尤其是它的成本比较低廉，所以各行各业对它的关注都是比较大的。

低压电力线数据载波通信技术的脉冲噪声具有高能量，还有瞬间性，所以载波信号的传输受到的影响是十分巨大的，产生的错码率较大，而终端对于这种错码又不能及时的进行纠错，还有就是，电力网当中的多径效应现象是较为普遍的，主要是阻抗不匹配的原因造成的。使用电力线进行数据的传输工作，一般情况下可以使用各种各样的调制方法，可以使用DMT调制，振幅键控以及QAM调制等等。

为了保证数据可以进行高速的传输，还实现了多载波并行传输等技术，本文当中对低压电力线的高速数据传递的方法进行了深入的论述，对于相应的设计方案也进行了积极探讨。

四、低压电力线载波通信的标准以及高速数据通信的方法介绍

对于低压电力载波通信的标准主要有三个，也就是PHN1.0标准，CEBUS标准以及CEA联合集团的标准。1992年针对家庭使用的CEBUS电器联网标准在美国正式发布，目前已经获得了ANSI的认证，这一标准主要是对于低速数据的传递来说的。还有很多国家的技术公司成立了非盈利集团，这个集团开发了一个方法，可以连接计算机或者其他的电子设备，这主要是使用电源插座完成的。

2001年第一个电力线的关于家庭网络的标准发布了，使用的技术是Intellon，使用的调制技术是OFDM，数据信息的传递速度达到了14Mbps。这个规范涉及的范围比较广泛，例如多节点的文件传输，流媒体以及节点到节点的文件传输等。1998年消费电子协会建立了一个企业联合集团，包括几个公司在内。

Intellon公司实现了数据信息的高速传输，使用的是无限通信中的扩频通信的技术，想要实现数据的有效而高速的传输，就使用了正交频分复技术，也可以叫做OFDM技术，这个技术可以可以同时在不同的载频上进行数据的传递，主要是由于它使用的是多载波的传递技术。以往多径衰落的问题在电力线通信技术中时有发生，而OFDM很好的解决了这一点。这种技术的数据信息的传输速度非常的快，一般可以达到100Mbps，如今的产品已经达到了14 Mbps。对于这一技术的研究已经有很多公司，比如Piscataway等。

近几年正交频分复用的调制技术以及扩频通信技术的应用都比较广泛，也得到了更加快速的发展，这两个技术都可以抵抗多径衰落，并且有非常好的抗干扰的性能，因此是较好的通信技术。是低压电力线数据通信使用效果较好的方式。两个技术相比较，OFDM的调制效率高，扩频通信的功效低。所以，超过10 Mbps的地方用OFDM方式，其他场合可以使用扩频通信技术。

五、正交频分复用技术的设计方案

由于低压电力线通信技术发展的时间比较久远，所以传输速率是比较低的，一般可以用于远程抄表进行使用。随着科学和技术的不断发展，低压电力线对于数据的高速度传递也逐渐变成了现实。OFDM技术的数据调制方式是正交载波，一般来说，可以在接收端进行数据的调制，这样就可以避免干扰的发生。

正交频分用技术将高度进行传输的数据进行分解，将分解后得到的很多子信息流使用低速的数据流进行调制，成为很多子载波。然后经过转换再在N个子载波上进行调制。

OFDM技术可以将相邻的子载波的间隔虽短到最小，让它们之间没有警戒频率的存在。OFDM对于噪声的抵抗能力很好，还可以抗干扰，可以抵抗多径效应的发生。但是OFDM也有一些缺点，那就是它的峰值平均功率比是较高的，现如今对这一问题的研究已经取得了一定的突破。

鉴于OFDM的优点，因此，已经是电力线数据告诉传递的一个较好的方法。低压电力线数据通信设计涉及到两个方面，一是前端模拟量的接口设计，二是外部控制器的接口设计。

六、结语

电力系统中的一个十分重要的技术就是使用低压电力线进行数据传输。现如今，OFDM技术以及扩展频谱技术都得到了非常快速的发展，这两项技术形式已经进入到了非常实用的阶段，可以实现电力线数据信息的高速传输。近年来，随着社会和科技的快速发展，信号处理技术得到了发展，计算机技术也得到了发展，模式识别技术以及人工智能技术都得到了长足的发展。在低压电力线数据通信设计的理论研究方面已經比较成熟，但是运用到实践当中情况还需要进一步改进。

参 考 文 献

[1] 宗孔德， 胡广书.数字信号处理[M].北京： 清华大学出版社， 1988.

[2] 王宏禹.由ARMA参数模型估计功率谱[J].系统工程与电子技术，1983 （增刊）.

[3] 杨福生.小波变换的工程分析与应用[M].北京： 科学出版社， 1999.

[4] 吴今培.智能故障诊断与专家系统[M].北京： 科学出版社， 1999.