一、PLC技术要素
1. 电力线网络单元(PNU)
它负责控制电力线网络并从单元配电网集成话务。通过适当的电信干线接口,PNU再将话务传至馈电网络。根据馈电网络中使用的不同介质,PNU也可转换来自低压配电网的数据话务。
2. 电源线网络终端(PNT)
它为最终用户PC或其它用户提供适当的接口,如以太网或是USB。为了降低成本,这一独立设备能够和PC或其它设备相集成。
3. 偶合设备(CouplingUnit)
它是将信号传入线路并过滤噪音的。目前它还是一个插销插入电插座的相对独立的设备,今后它可能会和PLC调制解调器集成于一体。PLC调制解调器和PC内的偶合设备的集合体有一天将使PC可以直接在网上运行。
配电网是一种共享介质,即所有与之相连的用户都共享同一电缆。在典型的城市配置中,它则转化为与一个变压器相连的大约100到200个用户。PLC系统能够在1Mbps的最佳传输速率下支持80个用户,这一比例是足够的。由PLC技术支持的客户,需要具备一个技术条件,具有很强的带宽分配能力的介质接入控制(MAC)层。这就使电力线网络不仅仅能够支持80个I
二、数据信号传输技术
1、数字扩频技术(SST)
在目前的实际应用中,为了实现用于家庭或经济产品上的通信与控制网络,需要更为可靠的多用户环境的PL通信技术,扩频载波通信技术就应运而生了。
扩频通信相对于窄带通信而言具有一定技术上的优势,主要表现在抗干扰方面。因为扩频载波信号的带宽通常较大(几十至几百KHz),所以其受干扰的频率范围所占比例相对减小,换句话讲,就是各种噪声仅能影响到一小部分所要传输的信号,而大多数的信号都能够完整、正确的到达目的地,所以对于各种类型的干扰都具有较强的抵抗性。对于最常见的脉冲噪声而言CONTROL ENGINEERING China版权所有,尽管窄带通信中的接收器具有较窄的通带,使得仅有一小部分噪声能进入接收器,但由于此类接收装置中的滤波器具有高品质因素,瞬间的脉冲噪声会使其发生自干扰,而引起它对传输来的信号产生误操作;而使用低品质因素的滤波器又会使通带带宽加大,令更多的噪声进入接收器,所以窄带通信对脉冲噪声的抵抗性较差。
然而利用扩频技术,当接收到具有较大能量的噪声信号时,接收器会在噪声的高能部分到达时自动停止工作www.cechina.cn,所以接收方仅对一小部分受影响的信号进行纠错解码即可;另外,扩频接收设备使用的滤波器具有较低的品质因素控制工程网版权所有,因而不会造成系统自干扰,所以扩频技术具有较强的抗噪能力。
一般来讲CONTROL ENGINEERING China版权所有,目前实现扩频有三种途径:即直接序列调制、跳频载波和利用Chirps扫描频率进行载波。
1) 直接序列调制(Direct-Sequence Modulation)
此技术是将信号的能量平均分布于整个频带内,并通过伪随机序列将数据流倍加来使信号得以扩频,此序列具有数倍于所传信号二进制数据位率的符号速率。
2) 跳频载波(Frequency-Hopping)
即扩频信号在某一频率通过延续一段时间,来代表数据的一位、几位或是一位的一部分。当信号在某一频率上受到干扰时,信号就可切换到扩频带宽内的其他频率上去,因而大大降低了其受干扰的程度,这种方法对于CW干扰有较强的抵抗性。
3) 利用扫描频率的Chirps进行载波
此方法多用于类似于以太网的CSMA网络,它利用一系列短促的、可自同步的扫描频率chirps作为载体,每个chirps一般持续100 us,它代表了最基本的通信符号时间(UST)。这些chirps覆盖了100-400 KHz的频带,并总是以200-400 Khz的频率开始,继而以100-200 KHz的频率结束。由于chirps信号的线性扫描带宽比信号带宽要大得多,其线性加速度是较高的,而CW干扰的频率加速度一般是稳定的,所以只要将滤波器设计成只能通过具有特定角加速度的信号,就可以将CW干扰排除在外。另外,此种chirps波形还具有很强的自相关特性,这种模糊逻辑的相关性决定了所有连接在网络上的设备,可以同时识别从网上任意设备发出的这种独特波形CONTROL ENGINEERING China版权所有,并且不需要在发送和接收设备间进行同步。
电力线数字扩频技术可以充分利用传输频带,实现宽带高速数据传输。扩频通信可以克服窄带噪声影响和多径影响,因此非常适合电力线通信环境。
SST技术容易实现,自动选择高信噪比频段,抵御瞬间干扰;但码间干扰严重,需要非线形均衡器。
2、正交频分多路复用技术(OFDM)
正交频分多路复用技术采用多路窄带正交子载波,同时传输多路数据,每路信号的码元时间较长,可以避免码元间干扰。通过动态选择可用的子载波,该技术可以减少窄带干扰和频率谷点的影响。