低壓電力線通信技術(shù)論文

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1低壓電力線載波通信特點

1.1噪聲干擾強而信號衰減大

突發(fā)性噪聲（由于用電設(shè)備的隨機斷開或者隨機接入而產(chǎn)生）、周期性噪聲（由脈沖干擾而產(chǎn)生）、背景噪聲（在整個通信頻帶均有分布）是三種主要影響到電力線載波通信的噪聲。

1.2通信信道的頻率選擇性

由于低壓配電網(wǎng)中存在著噪聲強度大、噪聲種類多、負(fù)荷情況復(fù)雜、負(fù)載變化隨機、負(fù)載變化程度大等特點而導(dǎo)致信號出現(xiàn)駐波、諧振、反射等現(xiàn)象，或多或少都會造成信號被衰減，因此，通信信道務(wù)必要具有較強的頻率選擇性。

1.3通信信道的時變性

由于載波信號在低壓電力線是不能均勻分布的，再加上在低壓配電網(wǎng)的任意位置，不同的電力負(fù)載可以不同的電力負(fù)載，這樣一來，就讓通信信道出現(xiàn)較強的時變性。

2低壓電力線通信技術(shù)概述

2.1電力線載波通信技術(shù)分類

通常而言，電力線載波通信可分為兩大類，分布是窄帶電力線載波通信（通信速率小于1Mbit/s，帶寬限制為3-500kHz）和寬帶電力線載波通信（通信速率大于1Mbit/s，帶寬限制為2-30MHz）。基于頻帶傳輸技術(shù)來看，電力線載波通信可分為擴頻傳輸和頻帶傳輸。主要的擴頻傳輸包括：OFDM（正交頻分復(fù)用）、DSSS（直接序列擴頻）、調(diào)頻等，其中，OFDM（正交頻分復(fù)用）的應(yīng)用最為廣泛。OFDM（正交頻分復(fù)用）是一種高速傳輸技術(shù)，多用于無線環(huán)境下，它的思想是在將給定信道在一定的頻率內(nèi)將其分成若干個正交子信道，一個子載波來調(diào)制一個子信道，各子載波并行傳輸。這樣一來，雖然總信道是有頻率選擇性，非平坦的，但是每個子信道是相對平坦的，可讓信號波形間的干擾得到大幅度降低，且還會讓頻譜利用率得以提高。再加上信息傳輸?shù)目煽俊⒎€(wěn)定性可以通過信道編碼、前向糾錯、自動重發(fā)、交叉糾錯等技術(shù)來予以保證，所以，OFDM（正交頻分復(fù)用）目前已經(jīng)成為了主導(dǎo)的電力線通信方式。

2.2低壓電力線載波通信技術(shù)難點

由于大范圍的線路阻抗、線路衰減，低壓電力線載波通信技術(shù)也存在著一些較難解決的技術(shù)問題，這就需要我們加強研究自適應(yīng)均衡、自適應(yīng)濾波等一系列模擬前端技術(shù)，同時，還要進一步研究在穿越變壓器和變壓器跨相方面的低壓載波通信技術(shù)等，這些都離不開對外干擾標(biāo)準(zhǔn)的制定。低壓電力線載波通信實現(xiàn)低價格、高性能的關(guān)鍵在于制造、設(shè)計出性能穩(wěn)定的專用芯片，這也是目前微電子行業(yè)需要努力的方向。

3低壓電力線載波通信組網(wǎng)方式

眾所周知，低壓電力線網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，就存在著較多的時變性和未知性，這樣一來，就很難讓低壓電力線完成組網(wǎng)應(yīng)用工作。本文希望能夠利用一種簡單的方法來將網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)找到。這種方法從主載波節(jié)點開始，將網(wǎng)絡(luò)中的全部從載波節(jié)點都找遍，最終找出孤點，以便能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)予以確定。假設(shè)此網(wǎng)絡(luò)中的從載波節(jié)點有a個，主載波節(jié)點有1個，那么基本步驟如下：

（1）主載波節(jié)點將測試輪詢包向a個從載波節(jié)點發(fā)出。假定接收到測試輪詢包并回復(fù)的從載波節(jié)點有b個，那么就能夠?qū)⒛切c主載波節(jié)點進行直接通信的從載波節(jié)點在第一時間內(nèi)找出。如果a=b，那么輪詢過程就會自動結(jié)束。

（2）1-b個載波節(jié)點將測試輪詢包向剩余的從載波節(jié)點發(fā)出，假定接收到測試輪詢包并回復(fù)的從載波節(jié)點有c個，那么就能夠?qū)⒛切c主載波節(jié)點進行直接通信的從載波節(jié)點在第一時間內(nèi)找出。如果c=0，那么說明剩下的節(jié)點為孤點，既不能連接第一層從載波節(jié)點，又不能直接連接主載波節(jié)點，那么輪詢過程就會自動結(jié)束。如果0<c<(a-b)，那么又會再次按照前述程序來將測試輪詢包向剩余的從載波節(jié)點發(fā)出，直到c=0為止。如果c=(a-b)，那么則說明可以間接或者直接將全部讓載波節(jié)點與主載波節(jié)點相連，那么輪詢過程就會自動結(jié)束。基于此算法可以將一組網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)找出，不是唯一的通信路徑，而只是一種中繼策略。

4仿真實驗與結(jié)果分析

為了對這種邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)算法的有效性和可行性進行有效地嚴(yán)重，利用載波機來將測試網(wǎng)絡(luò)搭建好，對子節(jié)點位置、節(jié)點總數(shù)、中繼節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)等進行人為改變，然后對此邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立完成所花費的時間及各種不同情況下輪詢次數(shù)進行統(tǒng)計計算。結(jié)果表明：一次點對點輪詢的時間通常為0.5s。

5結(jié)語

電力線載波通信技術(shù)具有接入方便、操作簡單、分布廣泛、快捷方便、成本低廉等一系列特點，尤其是OFDM（正交頻分復(fù)用）的應(yīng)用更讓電力線載波通信取得了突飛猛進的發(fā)展，本文提出了基于邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組網(wǎng)方法，并通過仿真實驗計算其組網(wǎng)時間，其耗時可以被目前的低壓載波通信接受。

作者:楊柳單位:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院