電力線通信（PLC，Power Line Communication）技術(shù)，由于利用的是電力線作為通信信號的傳輸介質(zhì)，其呈現(xiàn)出獨(dú)有的技術(shù)特性，而這些特性正是電力線通信系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。

一、頻率范圍

PLC技術(shù)使用的頻率范圍為2~30MHz，在這個(gè)頻段上信道的噪聲較低，對信號傳輸?shù)挠绊戄^小。電力線上的信號衰減是隨著信號頻率的增加而增加的，在一定的傳輸距離范圍內(nèi)，2~30MHz頻段內(nèi)信號的衰減要低于噪聲的衰減。因此，利用調(diào)制技術(shù)可將高頻信號從電力線中分離出來。

依據(jù)我國相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31983.11，其窄帶PLC系統(tǒng)應(yīng)用于3kHz~500kHz頻段，對于該頻段，又從中劃分了三個(gè)頻段。依據(jù)我國相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 33854，其寬帶PLC系統(tǒng)（基于HomcPlug AV技術(shù)）應(yīng)用于1.8 MHz~48 MHz頻段（分為1 893個(gè)子載波）。

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二、低壓電力線的信道特性

作為電信級的運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，通信質(zhì)量必須要有保障，而電力線作為傳輸介質(zhì)，對高頻數(shù)據(jù)信號的傳輸有一些不利因素，集中表現(xiàn)為：

1、電力線會對高頻信號造成較大的衰減

通常，電力線在某一時(shí)刻對不同的頻率的信號，線路衰減不同，而且隨著線路的阻抗和負(fù)載變化，信道的衰減也在不斷變化。

2、電力線上存在較大的噪聲干擾

由于電力線上連接有各種各樣的用電設(shè)備，某些大功率用電設(shè)備的頻繁開閉，會在電力線上產(chǎn)生各種噪聲干擾，而且噪聲幅度較大。主要包括表2-2-1所示的5種噪聲源。通過大量理論研究和實(shí)際測試表明，電力線信道中的噪聲分布和其它常見信道有很大的不同，其噪聲并不呈現(xiàn)白高斯噪聲（AWGN）特性，在頻率從幾百kHz到數(shù)十MHz之間，主要為窄帶干擾和脈沖噪聲。中低壓配電網(wǎng)中的噪聲可以分為5類，詳見下表2-2-2。為了克服這些影響，必須考慮采用復(fù)雜的信道編碼技術(shù)。

表2-2-1：電力線上存在的主要噪聲源

表2-2-2：中低壓配電網(wǎng)中的噪聲分類

3、時(shí)變的頻率選擇性衰減信道

低壓電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，分支多、衰減大，導(dǎo)致多徑反射，引起信號的選擇性衰減和碼間干擾。由于電力線信道呈無法預(yù)知的多徑傳輸和反射特征，致使信道特征表現(xiàn)為一個(gè)時(shí)變的頻率選擇性衰減信道，因此信道容量和誤碼率特性會受到多徑衰落的影響而惡化。

總之，在高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，電力線信道呈現(xiàn)出的頻率選擇特性、阻抗劇烈變化、較大的噪聲干擾及高衰減等特性，使電力線成為一個(gè)并不理想的通信媒介。因此，要在電力線上實(shí)現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，必須選擇一種適合電力線信道特性的調(diào)制技術(shù)。

三、PLC與正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)

在PLC技術(shù)中引入OFDM（正交頻分多路復(fù)用）技術(shù)，就可以使電力線上的高速數(shù)據(jù)通信成為可能。OFDM的基本思想就是把可用信道帶寬劃分為若干子信道，每個(gè)子信道都可近似看作理想信道。在規(guī)定使用的頻段內(nèi)，利用載波之間的正交性，使用幾十、上百、甚至上千個(gè)具有正交特性的載波信號，每個(gè)載波傳輸一定速率的數(shù)據(jù)，各個(gè)載波傳輸數(shù)據(jù)的總和就是總的傳輸速率。

1、高傳輸速率

OFDM技術(shù)將信道可用帶寬劃分為若干相對窄的子帶，其總傳輸速率接近系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量。如果子站之間的功率分配及每個(gè)符號包含的比特位的選擇遵循保證每個(gè)子信道誤碼率均衡原則，那么實(shí)現(xiàn)總速率最大化是可能的。對于較低信噪比（SNR）的子信道，采用較低的調(diào)制電平，較高SNR的子信道，采用較高的調(diào)制電平。在自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)中，根據(jù)信道條件，采用最優(yōu)化的調(diào)制電平和功率分配可以實(shí)現(xiàn)10Mbit/s，甚至100Mbit/s以上的數(shù)據(jù)傳輸。

2、坑衰減性

電力線上信號的衰減是不斷變化的，在衰減較大的區(qū)域無法有效傳輸信號，只能利用曲線中衰減較小的區(qū)域。OFDM為保證信號的有效傳輸，在設(shè)置載波時(shí)，設(shè)定兩個(gè)或多個(gè)不同的載波傳輸相同的數(shù)據(jù)，根據(jù)信道情況自動(dòng)選擇某個(gè)衰減比較小的載波進(jìn)行有效數(shù)據(jù)傳輸。在任何失真的信道中都可以采用OFDM技術(shù)，特別是在具有頻率選擇特性的衰減信道中，效果尤其明顯。OFDM可以通過對信道的預(yù)測，通過自適應(yīng)信道處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)較高速率的數(shù)據(jù)傳輸。

3、抗干擾性

OFDM可以自動(dòng)選擇噪聲干擾比較小的載波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)某個(gè)載波受到強(qiáng)干擾影響致使接收信號的信噪比達(dá)不到正確接收信號的要求時(shí)，則放棄使用該載波傳輸數(shù)據(jù)，依此來達(dá)到正確傳輸數(shù)據(jù)的目的。OFDM還可有效地抑制等幅波干擾。

當(dāng)然，除了上述優(yōu)點(diǎn)外，OFDM也有其不足之處，如技術(shù)復(fù)雜、數(shù)據(jù)開銷大等。另外，當(dāng)在信道中較寬的頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)很大的衰減或強(qiáng)干擾時(shí)，傳輸性能會明顯惡化，但這種現(xiàn)象在實(shí)際應(yīng)用時(shí)很少發(fā)生?？傊?，如果能夠有效利用OFDM的良好性能，將是實(shí)現(xiàn)高速電力線通信最行之有效的調(diào)制技術(shù)。

四、傳輸特性

1、傳輸距離

當(dāng)電力線空載時(shí)，點(diǎn)對點(diǎn)載波信號可傳輸幾千米。但當(dāng)電力線上負(fù)荷較大時(shí)，采用PLC技術(shù)只能傳輸200m左右，要想實(shí)現(xiàn)更長距離的數(shù)據(jù)傳輸，只能采用增加中繼的方式。低壓PLC作為寬帶接入的一種手段，如果只在樓宇內(nèi)應(yīng)用，解決“最后一百米”的入戶問題，是完全可以滿足需要的。

2、傳輸速率

理論上講，利用OFDM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)幾十兆、甚至上百兆的數(shù)據(jù)傳輸。在前期試驗(yàn)的PLC產(chǎn)品測試中，14Mbit/s制式芯片的產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了500kbit/s~3Mbit/s的傳輸速率，45Mbit/s制式芯片的產(chǎn)品傳輸速率在3~40Mbit/s左右，完全能夠滿足普通上網(wǎng)用戶對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。隨著PLC技術(shù)和產(chǎn)品的改進(jìn)，PLC系統(tǒng)傳輸速率還會不斷提高。

五、安全性

由于PLC技術(shù)是利用現(xiàn)有220V/380V電壓的電力線傳輸數(shù)據(jù)信號，而原有的其他通信技術(shù)都采用專用通信線路，線路上只有弱電信號，因此在用戶心里上有一些觀念上的障礙，擔(dān)心在使用過程當(dāng)中會出現(xiàn)損壞計(jì)算機(jī)，威脅到人身安全的顧慮。為保證使用安全，PLC設(shè)備一般采取如下表5所示的保護(hù)措施。

表5：PLC技術(shù)的安全性

六、與其他接入方式的比較

接入技術(shù)除正在發(fā)展中的電力線接入系統(tǒng)以外，還有電話線撥號上網(wǎng)、ISDN、ADSL HFC、“光纖＋以太網(wǎng)”、802.11無線局域網(wǎng)等。表6-1針對這些接入方式，列出提供“最后一百米”解決方案的上述幾種通信方式技術(shù)特點(diǎn)的比較（包括優(yōu)缺點(diǎn)、最大傳輸速率等）。由表6-1可以看出，與其他接入技術(shù)相比，電力線接入網(wǎng)絡(luò)具有如下表6-2的優(yōu)勢。

表6-1：幾種接入方式技術(shù)特性的比較

表6-2：PLC接入技術(shù)的優(yōu)勢

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