1、    淺談低壓電力線載波通信研究方案    方衛(wèi)亮摘要：本文根據(jù)我國低壓電力線特性設(shè)計(jì)了一個(gè)基于rise3201的電力線通信系統(tǒng)，在低壓電力線載波通信模塊軟件功能設(shè)計(jì)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對基于低壓電力線網(wǎng)絡(luò)通信信道編碼技術(shù)進(jìn)行探討與研究，并通過協(xié)議的編制以實(shí)現(xiàn)通信。關(guān)鍵詞：電力線通信，載波，可靠性abstract: according to the characteristics of low voltage power lines in china based on the design of the electric rise3201 communic

2、ation system, in the low voltage power line carrier-current communication module function design of the software and on the basis of the research based on low voltage electric network communication channel coding technology were discussed and analyzed, and through the agreement in order to realize t

3、he compilation of communication.keywords: electric communication, carrier, reliability：tn91：a：引言：電力線通信技術(shù)（power line communication）簡稱plc,是利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式。在實(shí)際信道傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，由于信道的傳輸特性不理想及加性噪聲的影響，接收的信號(hào)不可避免地會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。通過對目前比較常用的載波通信方法進(jìn)行比較，進(jìn)而為通信信道編碼提供研究基礎(chǔ)，根據(jù)電力線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體環(huán)境情況進(jìn)行選取，并對低壓電力線設(shè)計(jì)方法加以改進(jìn)，以達(dá)到對低壓電力線上數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行差

4、錯(cuò)控制的目的。在編碼方法的基礎(chǔ)上搭建基于rise3201低壓電力線數(shù)據(jù)通信硬件和軟件部分。1.編碼方法在低壓電力線數(shù)字信號(hào)傳輸中，由于信道不理想以及加性噪聲的影響，傳輸信號(hào)碼元波形會(huì)變壞，造成接收端錯(cuò)誤判決。為了盡量減小數(shù)字通信中信息碼元差錯(cuò)概率，應(yīng)合理設(shè)計(jì)基帶信號(hào)并采用均衡技術(shù)以減小信道線性畸變引起碼間干擾（乘性干擾）。對于由信道噪聲引起的加性干擾，應(yīng)考慮采取加大發(fā)送功率、適當(dāng)選擇調(diào)制解調(diào)方式等措施。但是，隨著現(xiàn)在數(shù)字通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及傳輸速率的不斷提高，對信息碼元差錯(cuò)概率的要求也越來越高，并且信道帶寬和發(fā)送功率受到限制，此時(shí)就需要采用信道編碼，又稱差錯(cuò)控制技術(shù)。2 .低壓電力線載波通信

5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)低壓電力線載波通信系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，電力載波模塊使用plc調(diào)制解調(diào)器連接到電力線，進(jìn)行信息交換。3 .硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的核心是rise3201,該芯片是一種智能控制網(wǎng)絡(luò)的單片系統(tǒng)芯片（soc），它利用分布最廣的低壓電力線作為通信媒介，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡(luò)控制等功能。可廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表和負(fù)荷管理、工業(yè)自動(dòng)化控制、安防系統(tǒng)、交通運(yùn)輸自動(dòng)化、家庭智能化等領(lǐng)域。rise3201的設(shè)計(jì)符合eia-709.1、eia-709.2等國際標(biāo)準(zhǔn)。但要實(shí)現(xiàn)通信還需增加外圍電路，如耦合電路、實(shí)現(xiàn)濾波、功率放大功能的發(fā)送電路、實(shí)現(xiàn)濾波作用的接收電路等。如圖2所示。3.1 發(fā)送電路發(fā)送電路的功能是把經(jīng)調(diào)

6、制并按一定協(xié)議打包的信號(hào)發(fā)射到電力線上。由于芯片輸出的載波信號(hào)達(dá)不到功率要求，所以需先經(jīng)過功率驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，comm mcu根據(jù)現(xiàn)場情況選擇合適的頻點(diǎn)以使發(fā)送的信號(hào)衰減最小。發(fā)送電路如圖3所示。發(fā)送部分的作用是對rise3201輸出的載波調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波、功率放大，從而將處理后的信號(hào)以較高的效率傳輸?shù)降蛪弘娏€上。3.2 接收電路載波信號(hào)經(jīng)過耦合電路、載波接收電路進(jìn)入rise3201.接收電路配合rise3201內(nèi)嵌的bpsk及dsp模塊，檢測并在接收鏈上消除脈沖噪音，高級(jí)的信道獲取算法保證信號(hào)低于噪音的情況下也能夠獲取信號(hào)。而芯片內(nèi)嵌的自動(dòng)增益控制劃分成模擬域和數(shù)字域，使rise

7、3201芯片能夠在很寬的范圍調(diào)整接收信號(hào)電平，如圖4所示。3.3 耦合電路耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象。耦合電路就是指參與耦合過程的電路。從電路來說，總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電 容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈），這種電流相對于正常情況來說實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作，這就是耦合。耦合單元是載波信號(hào)的輸出和輸入通

8、道，當(dāng)rise3201處于發(fā)送狀態(tài)時(shí)，耦合單元將rise3201產(chǎn)生的高頻載波信號(hào)送入低壓電力線上進(jìn)行傳輸；當(dāng)rise3201處于接收狀態(tài)時(shí)，耦合單元在電力線上提取高頻載波信號(hào)以便進(jìn)行解調(diào)，同時(shí)阻止電力線的工頻電流進(jìn)入通信終端。4.軟件設(shè)計(jì)pc機(jī)通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)到modem,modem將數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，經(jīng)數(shù)據(jù)輸出口發(fā)射出去，再經(jīng)外圍的發(fā)送電路功率放大后，經(jīng)耦合電路發(fā)送到電力線上；接收端則是有耦合電路提取載波信號(hào)，輸入到modem的數(shù)據(jù)輸入口，由modem完成解調(diào)解擴(kuò)后，通過串口上傳至pc機(jī)。軟件設(shè)計(jì)流程如圖5所示。5.結(jié)語：總之在多種場合使用的低速（1200bps以下）電力載波已很普遍。利用輸電線路作為信號(hào)的傳輸媒介，人們利用電力線可以傳輸電話、電報(bào)、遠(yuǎn)動(dòng)、數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)等。由于電力線機(jī)械強(qiáng)度高，可靠性好，不需要線路的基礎(chǔ)建設(shè)投資和日常的維護(hù)費(fèi)用，因此plc具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，在電力系統(tǒng)的調(diào)度通信、生產(chǎn)指揮、行政業(yè)務(wù)通信以及各種信息傳輸方面發(fā)揮了重要作用。參考