青岛鼎信通讯有限公司 电力载波技术简介

电力线载波通信技术介绍

1.电力线载波通信简要介绍

通信:是指通过电力线作为载体来进行信息交互的过程。包括发送和接收两个过程。

发送过程:

●编码:将要传输的数据按照一定的规则进行重新组合，同时加入一些已知信息，这些信

息成为冗余码，用于解码时纠错校验。

●交织:将信息能量按照固定的规则打散分布到不同的时段或频段的过程叫做交织。交织

的目的是尽量降低在连续一段时间或连续一个频段内的持续干扰给信息完整性的破坏程度，一位解码时对连续的误码是很难纠错的，容易造成误判。

●同步:同步是电力线载波通信的一个技术难点，其作用就是要发端加载一些不易误判的

已知信息-----这些已知信息叫同步前导，接收端根据这些已知信息来确定发送数据的起始帧，这个过程就叫同步。

●调制:送的数字信号转换为适应模拟信道传输的信号的过程。

●滤波去带外干扰:为了降低对电网质量的影响，发送时要尽量抑制有效信号频带以外的

能量，因此一般在功放前端都有抑制带外干扰的滤波器。

●功放:将调制出来的弱信号放大，以增加通讯距离。

●耦合:由于电力线是~220V强电，调制的信号不能直接加载到电力线上，因此必须通过

电感或电容将通讯信号耦合到电力线上。

接收过程:

●滤波:这里主要指模拟滤波，将带外的噪声滤掉便于接收处理。

●解调:将接收到的模拟信号转换为数字信息的过程。

●去交织:将分散到不同时域或频域上的能量，按照一定的规则还原，用于纠错解码。

●解码:就是将发送信息通过一定的规则还原的过程。

2.电力线通信的调制方式

通信最基本的调制方式只有三种:AM（调幅）、FM（调频）、PM（调相）。

AM（调幅）:以信号波形的幅度来定为“1”或“0”。

FM（调频）:通过不同的载波频率来定为“1”或“0”。

PM（调相）:通过不同的载波相位来定为“1”或“0”。

一般来说，电力线上电网谐波严重，经常会产生周期性“震荡波”，因此AM（调幅）方式是不适合用于电力线通信传输，目前大家在电力线通信主要采用FM（调频）和PM（调相）两种方式。这里着重说明一下电力线载波通信技术是多种通讯技术互相配合应用的综合体现，单一谈调制技术是不能代表其技术的整体性能，目前有些人在这里存在认识的误区，FM（调频）和PM（调相）在不同的电网环境下，是可以有不同的性能表现，无条件的谈FM（调频）好，还是调相好是没有意义的。

当然，FM（调频）包括FSK、BFSK、SFSK、DCSK，PM（调相）包括BPSK、QPSK、4 QAM 、16QAM、64 QAM。在这里就不详细介绍了。

3.模拟和数字的区别

大家都知道，电路有模拟和数字的区别。通信芯片也分数字通信芯片和模拟通信芯片，他们是如何定义的呢？又有什么区别？定义数字通信和模拟通信主要看接收端，如果接收端采用A/D采集，在通过信号处理算法解调就是数字通信，如果通过模拟电路进行波形匹配进行解调就是模拟通信。模拟通信的优点：成本低、简单易实现。但通信效果受环境变化影响较大，尤其是温度，当通讯双方存在温度差时，模拟信号易失真；其次，模拟通信带宽利用率低下，通信容量和速率有瓶颈。移动通信的1G技术--FDM（频分复用），就是模拟通信技术，邻近的两个工作频点不能有旁瓣交合，因此频谱利用率低下。用过“大哥大”的人们都知道当时的手机又大又笨、通讯效果又差。而现在的手机又灵巧、通话质量又好。拿电视举例大家可能更清楚了，上个世纪九十年代家里用的都是模拟电视，电视台发送的也是模拟信号，画面质量差雪花重影、频道少、大锅盖式的标志形天线在我们儿时的记忆留下了深刻印象，而现在的数字电视，即使在高速奔驰的火车中，用一根小天线都可以接收到高清流畅的电视画面，这就是数字通信给我们带来的全新世界。

电力行业人事，这时就会问道那在电力线通信并没有看出模拟和数字通信效果有什么差

别啊？有时模拟通信效果反到比数字通信效果好啊！你又如何解释这个问题。不错，你说的是目前电力线载波通信的一个事实，这主要是由以下两个主要原因所导致的。第一点、电力线载波通信应用市场刚刚兴起，其他领域的通信专家还没有投身到电力线载波通信技术研发中，导致电力线通信技术研发一直处于低迷状态，没有长足的进步；第二点、成本因素，由于前些年受半导体技术和大规模集成电路技术发展的制约，数字通信成本明显高于模拟通信成本，而当前电力线载波仅用于简单的抄表，模拟通信的低速率也能满足要求，因此应用需求导致低成本要求高，数字通信价格竞争没有优势，这也是导致前些年数字通信领域的企业没有涉足电力线载波通信领域的主要原因，当然伴随着近两年半导体技术和大规模集成电路技术快速发展，数字通信成本已经大大降低，成本已经不是阻碍数字通信在电力线载波通信应用的主要障碍了。

总的来说，伴随着电力用户业务和管理不断增长，对数据通信速率、容量、可靠性、稳定性、安全性的要求不断提高，模拟通信注定满足不了实际发展的需求，模拟通信终究会被数字通信取代，这是各个通信应用领域的大势所趋。

4.影响电力线通信的主要因素

电力线本身是个输送电力的线路，而非专用通信线路，因此电力线通信与其他专用通信线路有着更多的复杂性和不确定性。这里从两个方面来谈，第一、电力线本身影响通信的因素。第二、载波通信设计本身影响通信的因素。

电力线本身的影响通信的因素。总的来说有三个：线路阻抗、负载阻抗和噪声。

（1）线路阻抗：配电线路本身的阻抗和配电线路的材料、粗细、距离、老化程度有关，线路阻抗越大对通讯衰减越大，当然地下电缆通信受对地电

容影响，频率越高、信号衰减越大。

（2）负载阻抗：由于电力线上有许多电力设备，当这些电力设备启动工作时，会在其工作频点和倍频频点产生的阻抗特性的深度衰落，因此说负载阻

抗越小对通讯信号吸收越大，不利于通讯信号传输见图2.，但这种负载

阻抗只是产生针对某些频点深度衰落，而不会在整个频域内出现。

（3）噪声可以分为具有单一频点或多频点的周期性全时域或某一时域内的噪声如：开关电源、白炽灯，以及高能量、全频段的瞬间脉冲噪声如电气

设备的瞬间启动和关闭，当然还有全频域、全频段的白噪声尤其能量较