电力线通信技术论文

摘要：本文总结了近年来国内外中压电力线通信相关领域的研究成果，对中压电力线信道的信道特性进行了分析，并介绍了中压电力线通信所涉及的物理层、MAC层关键技术以及相关通信系统的发展情况。今天小编给大家找来了《电力线通信技术论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

电力线通信技术论文 篇1：

探析电力线通信技术在船舶上的应用

【摘要】随着通信技术的发展和社会信息化程度的提高，对船舶通信也提出了新的要求，一种新型的通信技术——电力线通信越来越受到广泛的关注。电力线通信技术简称PLC，是利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式，具有较高的经济性和可靠性。本文以电力线通信技术为切入点，在分析电力线通信技术在船舶上应用存在的问题的基础上，探讨了解决船舶电力线通信技术问题的方法，旨在说明电力线通信技术在船舶上应用的重要性，以期为船舶电力线通信提供参考。

【关键词】电力线；通信技术；船舶；应用

近年来，现代船舶的自动化程度越来越高，船舶中许多设备不断的更新与添加，电力线通信技术发展为实现船舶电力线通信提供了有利条件。在船舶电网环境下，不需要线路的基础建设投资和日常的维护费用，将电力线通信技术应用于船舶，实现数据传递和信息的交换，不必做任何新的线路铺设，可免去不少铺设网络的麻烦。如何在船舶上应用电力线通信技术是当前船舶电力线通信关注的焦点。因此，研究电力线通信技术具有十分重要的现实意义。鉴于此，笔者对电力线通信技术在船舶上的应用进行了初步探讨。

一、电力线通信技术在船舶上存在的问题

电力线通信技术作为电力系统传输信息的一种基本手段，其电力线通信应用的主要领域是电力线上网。电力线通信技术在船舶上的应用，是指通过电力线组成局域网，然后通过相应的电网猫与其它的宽带相连接实现无布线组网。当前电力线通信技术在船舶上的应用，还存在着诸多亟待解决的问题，这些问题使得电力线通信技术在船舶上的应用现状不容乐观。具体说来，电力线通信技术在船舶上应用的主要问题是噪音和信号衰减。在电力线通信的噪音方面，电力线通信的噪音主要来自于低压电网相连的负载，以及无线电广播的干扰。负载的开关会引起电流的波动，在电力线的周围产生电磁辐射，这样，沿电力线传送数据时，会出现许多意想不到的问题。船舶电力线通信在这样的噪声环境下，很难保证数据传输的质量。而且，电力线通信的噪音和信号衰减是随时间变化的，这样也给船舶电力线通信造成了一定的困难。由此可见，电力线通信的环境极为恶劣。

二、解决船舶电力线通信技术问题的方法

在船舶电网环境下，采用正交频分复用技术（OFDM），可以在一定程度上解决电力线通信技术在船舶上应用的问题。OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。为解决船舶电力线通信技术中出现的噪音和信号衰减等问题，该技术在消除信号波形间的干扰问题上发挥了重要的作用。其基本原理是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据，并在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。尽管总的信道是不平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。而且大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。关于OFDM的调制、OFDM的解调、多径反射和多径衰落，下文将逐一进行分析。

1.OFDM的调制

OFDM采用一种不连续的多音调技术，具有在杂波干扰下传送信号的能力。OFDM调制由快速傅立叶变换FFT过程产生，M位数据被编码至图1所示频域内的N个子载波上。M=N×B，B为每个调制符号的位数。在QPSK或DQPSK中，B=2；16-QAM中，B=4；64-QAM中，B=8。使用反向FFT（IFFT）将频域子载波转换到时域，产生一个OFDM符号，其时间长度等于子载波间隔的倒数，同速率相比，它是一段非常长的时间。纠错处理采用叠加编码和Viterbi编码，编码压缩率为1/2，9/16，2/3，3/4。

2.OFDM的解调

OFDM的解调是指用于解调正交频分复用（OFDM）信号。OFDM使用发信的反向过程解调信号，是解决电力线载波通信在船舶通信中应用的关键技术。周期前缀被从时域信号中剔除，把信号从时域转变回频域，每个符号都使用FFT转换到频域，FFT算法都起着极为重要的作用。DQPSK是对QPSK信号特性进行改进的一种调制方式，当使用DQPSK调制方式时，具有天然的抗非线性抵抗力，通过检查相邻OFDM符号之间子载波的相位差进行数据解码。

3.多径反射

多径反射信号是指无线电信号从发射天线经过多个路径抵达接收天线的信号。前缀是复制符号的最后部分，在每个OFDM符号前加入一个周期前缀，可以保证在一个FFT周期内，由多径反射引起的时间色散信道中维持完全正交，用来组成一个完整的OFDM符号。如图2所示，长的OFDM符号周期一般持续几微秒，同占OFDM符号周期很小比例的周期前缀组合，是在时间色散信道中提高性能的关键因素。

4.多径衰落

由于多径传播引起的信号衰落称为多径衰落。尽管OFDM可以消除多径反射带来的ISI，但在多径传播中还存在着一个问题，就是多径衰落的问题。衰落是由反射信号到达后抵消了先前到达的信号（即180°相移）所引起的，一般只发生在某些特定频率或子频率。解决船舶电力线通信技术问题，必须解决多径衰落问题，如采用分级接收、信号设计、自适应通信技术等，可以在一定程度上解决多径衰落问题。

参考文献

[1]易平波，潘建生，叶云辉，刘志英.一种基于电力线载波通信的负载功率检测电路[J].舰船电子工程，2010（01）.

[2]易平波，刘志英，朱良学，叶运辉.基于电力线载波通信的城市灯饰控制系统[J].电子科技，2010（02）.

[3]仲元昌，刘勇，李飞，李秀珍.电力线载波通信的远程控制系统[J].重庆大学学报，2010（02）.

[4]何书毅.OFDM技术在电力线载波通信中的应用研究[J].中国新技术新产品，2010（04）.

[5]黄涛，黄英.基于ST7538的电力线载波通信系统设计[J].自动化技术与应用，2010（03）.

[6]张平泽，赵振勇.基于低压电力线载波通信方法的比较[J].电子设计工程，2010（02）.

[7]李妍.船舶电力线载波通信的传输特性研究[J].舰船电子工程，2010（04）.

[8]宫宇，王旭东，庞福文.无线Ad hoc船舶通信系统设计与实现[J].舰船科学技术，2010（04）.

[9]张淑芳.船舶通信导航技术[J].交通建设与管理，2010（10）.

作者简介：张振运（1969—），男，天津海运职业学院讲师，研究方向：船舶无线电通信。

作者：张振运

电力线通信技术论文 篇2：

中压电力线通信技术

摘要：本文总结了近年来国内外中压电力线通信相关领域的研究成果，对中压电力线信道的信道特性进行了分析，并介绍了中压电力线通信所涉及的物理层、MAC层关键技术以及相关通信系统的发展情况。

关键词：中压；电力线通信；配电自动化；宽带网络接入

作者：仇　贲　王　舰　山秀明

电力线通信技术论文 篇3：

基于低压电力线的通信技术与实现

0 引言

低压电力线载波通信（Power Line Communication）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

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]。

2.2 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。

2）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，使用伪随机码进行調制，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。

2.3 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。

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3方面。

3.1 智能家居

科技以人为本，随着科技的发展，人们对家庭生活的安全、舒适、便捷等方面的要求越来越高。你是否会为家里数量繁多的遥控器而烦恼？经常找不到遥控器，也不容易分辨具体是控制哪个电器。智能家居就是人们所期待的，可以通过电力线传输把所有的电器设备统一控制，只要有插座的地方就可以接入网络。电力载波智能家居系统成本低廉，系统稳定，信息安全度高，因而是智能家居组网的首选方式。

电力载波系统主要由外部网络、内部网络、智能网关、连接方式等子系统组成，它们都不是独立的，而是和其他子系统相互关联、融合为一个整体，并相互响应做到真正义上的智能和人性化。

3.2 自动抄表系统

自动抄表系统（Automatic Meter Reading System）是一种不需要现场管理，利用电力载波技术将用户的电能表所记录的各种数据传输到远程主控站的控制网络中，并对数据进行分析、统计的系统[4]。如今社会随着科学技术迅猛地发展以及人们对生活品质要求的不断提高，日常生活费用实现智能化的呼声越来越高，尤其是人民群众居住的住宅小区，将个人用户的电表，实现远程集中自动抄表，形成智能化管理。

自动抄表系统广泛应用于月用电量少，电表分布零散，人工统计电量不经济的山区农村、乡镇地区。当前国内已经有应用于电表行业需求的电力线载波通讯芯片。芯片的抗干扰能力和数据传输的安全性将是基于电力线载波通信技术的自动抄表系统今后的研究方向。

3.3 新型智能化小区

当今社会逐渐城市化，智能居民小区越来越多的出现在生活中。智能小区之所以称为“智能”，是其以低压电力载波通信为主，辅助以红外线、wifi等技术构成了4大智能系统。分别为智能家庭子系统、小区安防子系统、通讯网络子系统和物业管理子系统。各个系统之间利用电力载波通信实现实时的双向通信。意外情况发生，主控计算机会及时检测出异常并发出控制信号，最终实现对终端设备的控制功能。现如今，对于机场、医院等，对无线环境要求比较严格的场所，低压电力载波通信技术的应用拥有巨大优势。

4 结论

低压电力载波通信技术正成为国内外通信技术的热点，具有广泛应用前景。研究表明使用恰当的调制技术可以有效地降低恶劣信道环境带来的影响。随着拥有自主知识产权的电力载波芯片的开发，标志着我国在这一领域取得重大进步。基于我国与外国科技技术差距的现状，我国低压电力载波通信在未来5～10年内的研究趋势将是MC-CDMA技术的完善，以及应用此技术的高速、安全且低功耗的电力载波芯片和模块的研发。其具体的应用方向除了以上三个外，在军事超远程通讯、监测与控制和农业灌溉方面也有着巨大的应用前景。

参考文献：

[1]MajumderA.CafferyJ.PowerLineCommunications[J].IEEE Potentials，2004，23（4）：4-8.

[2]郑雪、乐健、蔡伟、勒超、黄楚鸿，电力线载波通信元件阻抗模型研究综述[J].电力系统保护与控制，2012（1）：15-17.

[3]吴易文、胡北珍，载波通信技术在低压集抄中的应用[J].大众用电，2008（4）：41-42.

[4]周哑、千学玲，低压远程集中抄表系统的组成及其应用前景[J].农村电气化，2008（5）：28-30.

作者：刘侃　肖鑫　刘扬