低压电力线载波通信系统的研究与设计王旭-低压电力线的载波通信系统
低压电力线载波通信模拟设备的设计

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科技论 坛
低压 电力线载波通信模 拟设 备 的设 计
武 国良 于春庆 于海洋 张明江
( 黑龙江省电力科 学研 究院, 黑龙江 哈 尔滨 1 5 0 0 3 0 ) 摘 要: 研 究设计 了一个低压 电力线载波通信模拟设备 , 为用户提供 了一个有对 电力线载波通信 有针 对性 、 实用性 的实用装置 、 为用 户 同时提供 了对低压 电力线载波通信的测量模拟 环境 。通过对模拟设备的基本功能、 拓扑结构的控制方式和具体 实现的一些例 子详细介 绍 了整个设备 的设计 思想和基本结构以及工作过程 。 关键 词 : 电力 线 载 波 通信 ; 模 拟 设备 ; 线 路
Ke y wo r d s :p o we r l i n e c o mmu n i c a t i o n , s i mu l a t i o n s o f t ,c o mp u t e r c o n t r o l , p o w e r l i n e p a r a me t e s,n r o i s e p a r a me t e r s
低压电力线载波通信原理及应用分析

低压电力线载波通信原理及应用分析摘要:低压电力线载波通信主要是通过使用低压配电线作为通信的媒介来实现通信的一种通信方式。
低压电力线网络是现今覆盖范围最广的网络,相较于采用专用通信线路来实现的通信,使用低压电力线来作为载波通信的网络具有取材方便,建造成本较低的特点,具有十分高的开发潜力。
关键词:低压电力线载波通信;噪声;抗干扰1 低压电力线载波通信的发展历程使用低压电力线来构建载波通信网络这一构想已经发展多年了。
国外在多年以前已经开展了相关的研究。
经过多年的研究与发展,在使用低压电力线进行载波通信的研究上国外研究结构已将低压电力线载波通信的原理和低压电力线载波通信信道特性分析和建模、电力载波调制技术以及相关通信芯片的研制等完成了初步探索和完善,并就低压电力线载波通信的相关标准及商业化的运用进行了构建。
相较于国外对于低压电力线载波通信相关技术所投入的时间和资金,我国在低压电力线载波通信的相关研究起步较晚,但是研究发展速度极为迅速并取得了一定的成果。
在对低压电力线载波通信的前期的研究中主要集中在利用国外已有的固化的低压电力线载波通信调制技术和芯片进行相关的扩展开发,近些年来对于低压电力线载波通信的研究则集中于对国内配电网的信道特性进行调制技术的研究和低压电力线载波通信载波芯片的研制。
但是目前国内在低压电力线载波通信应用中的相关法律法规政策的制定还不完善,需要制定完善。
2 低压电力线载波通信系统的信道特性在低压电力线载波通信的信道、阻抗、信号衰减和干扰是决定其通信性能的基本参数。
当使用低压电力线来作为载波通信的载体时,其会受到低压电力线中阻抗较小、工作环境复杂以及通信信号的衰减等一系列问题,从而会对低压电力线载波通信的通信质量造成严重的影响。
2.1 低压电力线载波通信线路中的噪声根据低压电力线载波通信中的噪声来源及特性可以将其分为人为和非人为噪声。
低压电力线载波通信线路中的非人为噪声主要来自于自然界的影响。
低压电力线载波通信原理及应用分析

低压电力线载波通信原理及应用分析作者:王津来源:《科技创新与应用》2016年第32期摘要:电力线载波通信主要是通过使用配电电力线路作为通信的载体来进行通信,电力线载波通信这一通信方式在电力系统中应用较多。
相较于传统的通信方式,电力线载波通信所使用的通信线路可以直接使用现成的电力线路,而无需额外的进行线路的架设。
只要有电力线路的地方就兴建主通信线。
此外,由于电力线路的接口较为简单、标准因此电力线载波通信的接入较为简单只需要插入电源插头即可。
但是在电力线载波通信的应用中其会受到电力线路中的杂波的干扰从而影响电力线载波通信的通信质量。
电力线载波通信的通信质量与电力线路中的一次电网有着密切的联系,在电力线载波通信建设中可以与一次电网同步施工,建设速度快、投入较低。
文章将在分析低压电力线载波通信发展历程的基础上对低压电力线载波通信上的信号衰减和干扰特性进行分析阐述。
关键词:低压电力线载波通信;噪声;抗干扰前言低压电力线载波通信主要是通过使用低压配电线作为通信的媒介来实现通信的一种通信方式。
低压电力线网络是现今覆盖范围最广的网络,相较于采用专用通信线路来实现的通信,使用低压电力线来作为载波通信的网络具有取材方便,建造成本较低的特点,具有十分高的开发潜力。
1 低压电力线载波通信的发展历程使用低压电力线来构建载波通信网络这一构想已经发展多年了。
国外在多年以前已经开展了相关的研究。
经过多年的研究与发展,在使用低压电力线进行载波通信的研究上国外研究结构已将低压电力线载波通信的原理和低压电力线载波通信信道特性分析和建模、电力载波调制技术以及相关通信芯片的研制等完成了初步探索和完善,并就低压电力线载波通信的相关标准及商业化的运用进行了构建。
相较于国外对于低压电力线载波通信相关技术所投入的时间和资金,我国在低压电力线载波通信的相关研究起步较晚,但是研究发展速度极为迅速并取得了一定的成果。
在对低压电力线载波通信的前期的研究中主要集中在利用国外已有的固化的低压电力线载波通信调制技术和芯片进行相关的扩展开发,近些年来对于低压电力线载波通信的研究则集中于对国内配电网的信道特性进行调制技术的研究和低压电力线载波通信载波芯片的研制。
低压电力线载波通信技术及应用

中图分类号: TM73 文献标识码:A
文章编号: 1674-3415(2009)22-0188-08
0 引言
低压电力线载波PLC ( Power Line Carrier)通信 是以低压配电线(380 V/220 V电力线)作为信息传输 媒介进行数据或语音等传输的一种特殊通信方式 [1]。电力线网络是目前覆盖范围最广的网络,有着 巨大的潜在利用价值[2]。国外对此研究已有近百年 的历史,在理论和技术上有着绝对的优势。我国电 力网比较独特,直接利用国外先进技术和产品并不 能取得令人满意的效果。目前国内参与低压电力载 波通信研究的公司、高校及研究机构日益增多,已
摘要:针对农业节水灌溉监测与控制的技术需求,论文介绍国内外低压电力载波通信技术的发展历程和现状,重点讨论了低 压电力载波通信的基本原理、通信信道特性和建模、低压电力载波通信系统的网络组网,对比分析了各种关键技术和各类载 波芯片及模块。同时从三个领域对该技术在我国的具体应用做了分析和总结。最后从四个方面指出了我国未来 5—10 年内该 技术的研究重点和应用方向。
低压电力线载波通信技术研究与应用

低压电力线载波通信技术研究与应用作者:解然刘晓民陈鑫豪曹馨方来源:《中国化工贸易·下旬刊》2018年第06期摘要:低压电力线载波通信技术能够实现对配电网的充分利用,并达到良好的数据信息传输效果,在医疗、抄表、智能家居等多个领域都有着非常广泛的应用。
本文对低压电力线载波通信技术进行了简单的介绍,同时对扩频技术、正交分频复用等低压电力线载波通信的关键技术进行了分析,并对这一技术在各领域中的应用进行了探讨。
关键词:低压电力线;载波通信技术;载波芯片近年来,低压电力线载波通信技术在我国迅速发展起来,电力载波通信的速率、传送数据量、抗干扰能力等都得到了极大的提升,这不仅为电力载波通信市场化奠定了物质基础,同时也对低压电力线载波通信技术在各个领域中的应用起到了很大的促进作用,因此,对于低压电力线载波通信技术及其应用的研究是非常具有现实意义的。
1 低压电力线载波通信技术概述低压电力线载波通信技术通常是指以已有配电网为传输媒介,同时利用专用调制解调器将数据信号调制到一定的载波频率上,进而使数据信息在电力线上实现传输与交换的一种通信技术,这种技术出现于二十世纪二三十年代,最初被用来进行电话信号传输,后来随着技术的不断成熟与发展,低压电力线载波通信技术逐渐开始向配电网自动化以及进户线路等领域,并取得了比较良好的应用成果。
2 低压电力线载波通信的关键技术分析合适的物理层调制方式对在电力线载波信道中实现可靠的数据传输十分重要,而具体的调制技术则可分为直接扩频、跳频扩频、正交频分复用几种。
2.1 扩频通信技术扩频通信技术主要是通过牺牲信号带宽资源的方式来提高通信性能,从而使系统能够达到通信效果,简单来说就是注入一个具有更高频率信号,且能够将基带信号扩展到更宽频带内的通信系统。
这种扩频通信技术还可具体分为直序扩频与跳频扩频两种,其中直序扩频需要利用具有一定码长的PN序列来表示发送的低速数据符号,从而将低速数据流变成高速码流,并实现频谱扩展。
一种低压电力线载波通信测试设备的研制及相关问题探讨

在低压电力用户用电信息采集系统中,主要采用电力线载波和短距离(微功率)无线通信方式,并以低压电力线窄带载波通信方式为主。
然而受低压配电网信道环境中传输衰减、噪声干扰和阻抗变化等因素的影响,电力线载波通信的可靠性难以得到保证,严重影响系统的稳定运行。
也就是说,电力线载波通信设备的通信性能将直接影响到用电信息采集系统的整体性能。
目前,载波通信技术有多种实现方案,载波信号调制方式、中心频点、路由协议和信号祸合方式等各不相同。
尽管每种技术都有其独特的优越性,但也有其不利因素。
就国内产品而言,已进入多元化时代,主要应用的就有鼎信、东软、晓程、力合微、瑞斯康、盛吉高科和弥亚微等厂家。
各厂家的载波通信模块的性能均有所差异,厂家提供的抄表产品性能指标通常都符合标准。
但由于测试装备有限,测试手段有一定局限性,无法对载波通信产品的通信功能进行合理验证,致使产品性能的检验与应用需求脱节,所以有必要进行相关的测试和评估,为选用合适的载波设备提供技术支持和依据。
鉴于以上原因,国内外相关机构正在从测试方法、测试设备、测试平台以及评价机制等方面对载波设备的通信性能测试进行积极地研究和探索。
本文介绍了一种信道参数可控的载波通信测试设备,并就进一步的性能测试应用中存在的问题进行一些探讨。
一、一种载波通信性能测试设备的研制1、总体研制思路电力线载波通信性能测试设备的研制,主要考虑3个方面的因素作为设计指导原则。
一是实验室环境下模拟低压配电网电力线传输信道特点;二是参考电力行业以及国家相关标准要求的测试项目;三是以测试主机为交互中心,以传输信道参数可程控调节为手段,建立自动化的载波通信性能测试装置。
近年来,针对电能采集标准相关的政策法规相继出台,并在测试项目和可操作性方面不断完善。
诸如DL/T698-2010《电能信息采集与管理系统标准》、Q/GDW1373-2013《电力用户用电信息采集系统功能规范》、Q/GDW1374-2013《电力用户用电信息采集系统技术规范》和Q/GDW1379-2013《电力用户用电信息采集系统检验技术规范》等。
低压电力线载波通信系统和方法[发明专利]
![低压电力线载波通信系统和方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cc8d8e30a58da0116d174989.png)
专利名称:低压电力线载波通信系统和方法专利类型:发明专利
发明人:张海龙,唐悦,刘宣,闫梓桐
申请号:CN201610398491.9
申请日:20160607
公开号:CN106100697A
公开日:
20161109
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及低压电力线载波通信系统,包括发射单元、无线信道以及接收单元,其中所述发射单元通过所述无线信道将数据传输至所述接收单元,所述发射单元包括帧控制数据编码模块、载荷数据编码模块、调制模块以及发射模拟前端模块,所述接收单元包括接收模拟前端模块、解调模块、帧控制数据译码模块、载荷数据译码模块。
本发明在低压电力线载波通信系统中引入了喷泉码技术,其译码算法时间复杂度小,缓存时间短,可降低低压配电网信道中的数据传输时延,提高了数据传输的有效性。
申请人:中国电力科学研究院,国家电网公司
地址:100192 北京市海淀区清河小营东路15号
国籍:CN
代理机构:北京工信联合知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人:张荣
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低压电力线载波通信调制解调技术研究

【 y w r s l ot ep w rl e cr e o u i tn mo u t n a dd m d lt n aee c as Ke od 】 o vl g o e i ; ar rcmm nc i ; d l i n e o ua o;w vlt h o w a n i ao ao i ;
【 中图分 类号 】T 9 36T 7 N 1 .; N 6
【 文献标识码 】B
Re e r h o o u a i n Te h o o y o w l g o r Li e Ca re m mu i a i n s a c n M d l to c n l g f Lo Vo t e P we n r i r Co a nc t o
l e ar r o i c ri c mmu ia in s e e r h d n e n c t i o r s a c e . T e lme t a d h c a a tr o t e u r n man e h iu s u h s p e d h ee n s n t e h r ce s f h c re t i t c n q e s c a s r a s e tu p c r m c mmu i ai n OF o nc t , o DM a d h wa ee mo u ai n n t e h o mo u a in n t e v lt d l t a d h c a s o d l t wh c a e n t d a e n lz d n o ih r o su y r a ay e a d c mp r d Th ia v n a e n h r b e f al te e mo u ai n r n lz d T e p e e tr s a c i ai n a d d v l p n o a e . e d s d a tg s a d t e p o l ms o l h s d l t s ae a ay e . h r s n e e r h st t n e e o me t o u o o t e a e e a d h c a s f h w v l t n t e h o mo u a in a e n r d c d n t e e s i t s f h n w tc n l ge a p id n h l w d lt s r i to u e a d h f a i l i o t e e o b ie e h oo is p l o t e o e v h g o r i e c ri r c mmu ia in r d s u s d o a e p we l a re o n n c t a e ic s e . o
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题目:低压电力线载波通信系统的研究与设计院:电气信息学院专业:电子信息工程班级:0701学号200701030102学生姓名:王旭导师姓名:浣喜明完成日期:2011年6月诚信声明本人声明:1、本人所呈交的毕业设计(论文)是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果;2、据查证,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,毕业设计(论文)中不包含其他人已经公开发表过的研究成果,也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料;3、我承诺,本人提交的毕业设计(论文)中的所有内容均真实、可信。
作者签名:日期:年月日毕业设计(论文)任务书题目:低压电力线载波通信系统的研究与设计姓名王旭学院电气信息学院专业电子信息工程班级0701 学号200701030102 指导老师浣喜明职称副教授教研室主任刘望军一、基本任务及要求:利用电力网作为信息传输的物理网络来建成电力线通信网,不需另外布线,可节省大量的信道建设费用,是目前唯一不需线路建设投资的有线通信方式。
本课题研制一个低压电力线载波通信系统。
要求:通信速率不低于400kBPS,主要应用于固定小区域范围内的数字通信(可实现居民小区楼宇间的自动照明控制、防盗防火报警、自动抄表以及数据监控等功能;载波频率30MH Z;调制方式选用NBFM或扩频;传输距离不小于1Km;分析低压电力线载波信号的衰减特性、干扰特性和输入阻抗特性;设计一套简单、实用的方案。
二、进度安排及完成时间:(1)第一周至第三周:查阅资料、撰写文献综述和开题报告;(2)第四周至第六周:总体方案的确定;(3)第七周至第九周:主电路设计与控制电路设计;(4)第十周至十二周:参数计算、元器件的选择;(5)第十三周至第十五周:撰写设计说明书;(6)第十六周:毕业设计答辩目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题任务 (3)第2章低压电力线信道特性 (3)2.1 阻抗特性分析 (3)2.2 衰减特性分析 (4)2.3 噪声特性分析 (5)2.4 系统干扰特性分析 (7)第3章扩频通信的相关研究 (8)3.1 扩频通信基本原理 (8)3.2 扩频通信系统分类 (9)3.3 直接序列扩频系统 (10)3.3.1 直接序列扩频信号的产生 (10)3.3.2 伪随机信号的调制与混频 (11)3.4 扩频系统中的伪随机序列 (13)3.4.1 扩频码简介 (13)3.4.2 伪随机(PN)序列产生 (14)3.5 扩频系统的调制、解扩和解调 (15)3.5.1 扩频频谱信号的2DPSK调制 (15)3.5.2 扩展频谱信号的相关解扩 (17)3.5.3 扩展频谱信号的解调 (18)第4章电力线载波MODEM (19)4.1 电力线载波专用MODEM的原理与应用 (19)4.4.1 SC1128芯片的逻辑框图和主要引脚说明 (20)4.1.2 SC1128芯片参数的设置 (23)第5章系统具体组成 (25)5.1 系统设计及组成 (25)5.2 具体模块电路 (26)第6章软件设计方案 (33)第7章直接序列扩频系统的抗干扰性仿真 (34)7.1 仿真软件System View简介 (34)7.2 直接序列扩频系统仿真 (34)结束语 (38)参考文献 (39)致谢 (40)附录 (41)低压电力线载波通信系统的研究与设计摘要:随着电子技术和网络技术的发展,运用电力线作为载体进行信号传输受到人们越来越多的重视,国内的电力线通信技术也有了比较大的发展。
在电力线通信中信号干扰和衰减是影响信号的重要的原因。
本文简要的分析了信号的衰减特性、抗干扰性和输入阻抗特性。
描述了电力线通信的一些技术难点。
论文采用了扩频通信,调制方式采用2DPSK,芯片采用了SC1128。
论文具体讲述了扩频载波通信的基本原理,并以直接序列扩展频谱为列,这属于中高速载波通信方式。
基本代表了目前低压电力线通信技术发展的方向。
论文对低压电力线信道及信道模型问题进行了探讨;介绍了电力线调制解调芯片的基本结构、特性及功能,设计了芯片的外围电路,绘制了相应电路图。
并且采用了单片机对通信芯片进行控制,完成数据的收发等操作。
关键词:电力线载波,信号衰减,抗干扰性,扩频技术,SC1128Research and Design for Low V oltage Power LineCarrier Communication SystemAbstract:As the electronic technology and network technology development, using power lines as a carrier signal transmission by the people more and more attention, China’s Power Line Communicatin technology also has achieveed great development.In the power line communication signal interference and attenuation of signal transmission has a significant impact on signal.This paper analyzes of the signal attenuation,interference immunity and input impedance. Describes some technical problems of the PLC. This paper adopts the spread spectrum communication for communication, modulation by 2DPSK, use the chip of SC1128b. Papers specific tells the spread spectrum communication principle, and use the direct sequence spread spectrum as column. This technolog belongs to high-speed carrier communication mode. Represents the current low voltage electric communication technology and its development direction.What’s more this papers discussed the problem of the Low voltage power lines of channel and channel model,; Introduces the basic power demodulation chip structure, characteristic and function, design the external circuit of the chips,draw the corresponding circuit diagram. This system is control by microcontroller chip to complete the operation and send data.Keywords: power line carrier, signal attenuation,anti-jamming,and spread spectrum technology, SC1128第1章绪论1.1 课题研究的背景PLC作为电力系统传输信息的一种基本手段,在电力系统通信和远动控制中得到广泛应用,经历了从分立到集成,从功能单一到微机自动控制,从模拟到数字的发展历程,PLC中的核心——电力线载波机历经了模拟电力线载波机、准数字电力线载波机、全数字电力线载波机三个阶段。
目前PLC已经发展到第三代——全数字PLC。
在全数字PLC中可以采用当前先进的数字信号处理技术,因此大大提高了PLC的容量和质量,使得PLC作为最后一公里解决方案成为可能。
在最后一公里的解决方案中,比较成熟的有ISDN、XDSL等。
但是PLC能够充分利用现有的低压配电网络,无需任何布线,是一种“No NewWires”技术,和其他接入方式相比有很多优势。
为了克服低压网上传输数据的困难,人们正试图将先进的数字信号处理技术引入到PLC中。
在全数字PLC中,可以采用当前流行的语音压缩编码技术,如码本激励线性预测编码(CELP)技术、矢量和激励线性预测编码(VSELP)技术、多带激励(MBE)等,对语音信号经过压缩编码,降低输入信号的冗余,提高了频带利用率;然后与数据信号进行数字复接。
可以采用自适应回波抵消技术实现双向通信;可以采用自适应信道均衡技术减小信道对通信造成的影响,提高可靠性。
目前采用传统的频带传输(幅移键控ASK,频移键控FSK,相移键控PSK)的PLC日趋成熟,研究的热点是三种具有高抗干扰性的数字调制技术:多维网格编码技术、扩频通信技术(SC)和正交频分复用(OFDM)等。
在传统的数字通信系统中,纠错编码和调制是独立进行设计的。
纠错编码增加了冗余度,编码增益是通过降低信息传输速率获得,因此传统的纠错编码方法很难进一步提高通信系统的性能。
解决可靠性和有效性更有效的方法是将编码和调制技术有机结合。
接联系的调制信号的参数扩展中,例如信号空间矢量点或信号星座数的扩展中,这就是网格编码调制(TCM)思想的基本出发点。
最佳的编码调制系统应按编码序列的欧氏距离为调制设计的量度,这就要求必须将编码器和调制器当作一个整体进行综合设计,使得编码器和调制器级联后产生的编码信息具有最大的欧氏距离。
1982年Ungerboeck提出了基于“集分割”原理的编码和调制相结合的网格编码TCM技术,通过扩展信号星座的大小,在不扩展带宽,不降低信息传输速率的条件下,可以获得3~6dB的增益。
1984年,LEE-FANGWei提出了克服相位模糊的相位旋转不变网格码,并被国际电信联盟ITU-T采纳为PSTN上高速调制解调器的建议。
多维网格编码不但采用了子集分割的思想,还通过维数的扩展减小需要存储的星座点的数量,获得更好的映射增益和编码增益,具有很好抗干扰性能,因此特别适合电力线这样干扰大的信号。
目前很多国内厂家采用的就是用于PSTN上的高速调制解调器方案移植到PLC中,它的核心就是多维网格编码调制技术,目前研究的还是四维的情况。