（通信與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)論文）基于電力線載波通信的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 電力線載波通信( p o w e rl i n ec a r r i e rc o m m u n i c a t i o n s ，p l c ) 是利用電力線作為 介質(zhì)傳輸信號(hào)的一種新通信技術(shù)，它充分利用了現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)資源，在不影響 電力線路傳輸電能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等多媒體傳輸。p l c 具有不需 要重新布線、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度快和投資少的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)傳輸速度高于 現(xiàn)有無(wú)線技術(shù)的通信。而且由于電力線網(wǎng)絡(luò)分布廣泛，p l c 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶 接入具有其他技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢(shì)。 然而，電力線是為電能輸送設(shè)計(jì)的，p l c 需要克服電力線信道的惡劣環(huán)境。 因此，本文從電力線信道的輸入阻抗特性、信道衰落特性、噪聲特性和時(shí)變特性 等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析討論。電力線信道的輸入阻抗總體上隨頻率增加而增加， 在某些頻率上有劇烈波動(dòng)；電力線上信道衰落正比于通信距離和通信速率，會(huì)出 現(xiàn)頻率選擇性衰落；信道噪聲來(lái)源復(fù)雜，包括有色噪聲、窄帶噪聲、周期噪聲和 隨機(jī)噪聲等；因不同時(shí)間電力線上的用電設(shè)備不同，電力線的噪聲及其他參量具 有時(shí)變性。在p l c 中采用了各種不同的調(diào)制技術(shù)( f s k 、擴(kuò)頻通信和o f d m ) 來(lái) 克服這些不利因素，本文對(duì)它們的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行了探討。論文主要工作如 下： ( 1 ) 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于p l c 芯片s t 7 5 3 8 低壓窄帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。包括電力 線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)和p l c 公共照明等用電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。 ( 2 ) 設(shè)計(jì)了樹(shù)形結(jié)構(gòu)的三相電力線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)中繼實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸， 克服了p l c 傳輸距離相對(duì)短的問(wèn)題。考慮電力線信道特點(diǎn)，通信采用應(yīng)答方式和 超時(shí)重發(fā)機(jī)制，根據(jù)信道的時(shí)變特性完成數(shù)據(jù)通信。 ( 3 ) 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有串行通信接口的基于s t 7 5 3 8 的p l c 模塊，制定了用 于數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議，具備中繼傳輸功能，可擴(kuò)展性、通用性好。 ( 4 ) 在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，對(duì)數(shù)據(jù)終端站的硬件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、查詢(xún) 和讀取的軟件設(shè)計(jì)、以及數(shù)據(jù)通信協(xié)議的軟件實(shí)現(xiàn)方法等幾個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)介 紹。在公共照明設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)控制終端的硬件設(shè)計(jì)及其工作原理進(jìn)行 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 了分析說(shuō)明，并對(duì)軟件編程方法進(jìn)行了介紹。 ( 5 ) 研制了p l c 自動(dòng)抄表系統(tǒng)樣機(jī)，并通過(guò)了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 關(guān)鍵詞：電力線載波通信；調(diào)制技術(shù)：通信協(xié)議；終端；自動(dòng)抄表系統(tǒng) i i 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t p o w e rl i n ec a r r i e rc o m m u n i c a t i o n s ( p l c ) i san e wt e c h n i q u ew h i c hu t i l i z e st h e p o w e rl i n ea sm e d i u mt ot r a n s f e rs i g n a l s i tt a k e sf u l la d v a n t a g eo fp o w e rn e t w o r k r e s o u r c e st or e a l i z em u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n ( d a t a , s p e e c ha n dv i d e o ) ，a n dd o e sn o t a f f e c tt r a n s m i s s i o no fe l e c t r i ce n e r g y p l ch a st h ea d v a n t a g eo fw i t h o u tr e w i r i n g ， h i - s p e e dd a t ac o m m u n i c a t i o nn e t w o r kb u i l d i n ga n ds m a l li n v e s t m e n t i tc a nt r a n s f e r s i g n a l sf a s t e rt h a nt h ee x i s t i n gw i r e l e s st e c h n i q u e s s i n c et h ew i d ed i s t r i b u t i o no fp o w e r l i n en e t w o r k ，t h ed a t ac o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n db r o a d b a n da c c e s so fp l ch a v em o r e s u p e r i o r i t yt h a no t h e rt e c h n i q u e s h o w e v e r p o w e rl i n ew a sd e s i g n e df o re l e c t r i ce n e r g yt r a n s m i s s i o n ，p l ch a sb a d c o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e n ti nt h ep o w e rl i n ec h a n n e l s s o ，w ea n a l y s i st h ec h a r a c t e r s o fp o w e rl i n ec h a n n e l sw h i c hi n c l u d ei n p u ti m p e d a n c e ，c h a n n e lf a d i n g ，n o i s ea n dt i m e v a r y i n g t h ei n p u ti m p e d a n c ei n c r e a s e w i t hc o m m u n i c a t i o nf r e q u e n c yi n c r e a s i n g g e n e r a l l y , a n d w i l lf l u c t u a t e w i l d l y a ts o m ef r e q u e n c y t h ec h a n n e l f a d i n gi s p r o p o r t i o n a lt oc o m m u n i c a t i o nd i s t a n c ea n df r e q u e n c y t h e r ea r em a n yn o i s es o u r c e s ， s u c ha sc o l o r e dn o i s e ，n a r r o w - b a n dn o i s e ，p e r i o d i cn o i s e ，s t o c h a s t i cn o i s e ，e ta 1 b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n te q u i p m e n to ft h ep o w e rl i n eu s i n gi nd i f f e r e n tt i m e ，t h en o i s e a n do t h e rp a r a m e t e r sa r et i m ev a r y i n g t oo v e r c o m et h e s ea d v e r s ef a c t o r s ，w ea d o p t v a r i o u sm o d u l a t i o nt e c h n i q u e s ( f s k ，s p r e a ds p e c t r u mc o m m u n i c a t i o na n do f d m ) t h em a i nc o n t e n t so fp a p e ra r ea sf o l l o w s ： ( i ) d e s i g na n dr e a l i z eal o wt e n s i o nn a r r o w - b a n dd a t ac o m m u n i c a t i o ns y s t e m b a s e do np l cc h i p s t 7 5 38 ，w h i c hi n c l u d e sa u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e ma n d m o n i t o r i n gs y s t e mo fp u b l i cl i g h t i n ge q u i p m e n t ( 2 ) d e s i g nt h et r e es t r u c t u r eo ft h r e ep h a s ep o w e rl i n ed a t ac o m m u n i c a t i o n n e t w o r k o v e r c o m et h ep l ct r a n s m i s s i o nd i s t a n c ep r o b l e mb yr e l a y i n ga p p r o a c h c o n s i d e r i n gt h ep o w e r l i n ec h a n n e lc h a r a c t e r i s t i c s ，w ea d o p ta n s w e rm o d ea n do v e r t i m e r e t r a n s m i s s i o nt oa c h i e v ec o m m u n i c a t i n g ( 3 ) d e s i g na n dr e a l i z eap l cm o d u l eb a s e do ns t 7 5 3 8w i t hs e r i a lc o m m u n i c a t i o n i n t e r f a c e d e v e l o p ac o m m u n i c a t i o np r o t o c o lw i t ht h e p r o p e r t i e s o fr e l a y i n g t r a n s m i s s i o n ，e x p a n d a b i l i t ya n dg e n e r a l i t y ( 4 ) ad e t a i l e di n t r o d u c t i o no fh a r d w a r ed e s i g n ，d a t ap r o c e s s i n g ( a c q u i s i t i o n ， i i i 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 s t o r a g e ，i n q u i r ya n dr e a d i n g ) ，a n dt h es o f t w a r er e a l i z a t i o no fc o m m u n i c a t i o np r o t o c o li s g i v e ni ns e c t i o n4 1 i ns e c t i o n4 2 ，a l la n a l y s i so ft h eh a r d w a r ed e s i g na n dw o r k i n g p r i n c i p l eo fc o n t r o lt e r m i n a li sg i v e n ，a n dt h ep r o g r a m m i n gm e t h o di ni n t r o d u c e d ( 5 ) d e v e l o pa m o d e lm a c h i n eo fp l ca u t o m a t i cr e a d i n gm e t e rs y s t e mw h i c hp a s s t h ee x p e r i m e n tt e s t i n g k e y w o r d s ：p o w e rl i n ec a r d e rc o m m u n i c a t i o n ，m o d u l a t i o nt e c h n i q u e s ，c o m m u n i c a t i o n i v p r o t o c o l ，t e r m i n a l ，a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e m 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 c o n t e n t s c h i n e s ea b s t r a c t i e n g l s i h a b s t r a c t i i i c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hs i g n i f i c a n c eo f p l c 1 1 2d e v e l o p m e m sa n da p p l i c a t i o n so fp l c 2 1 3a r r a n g e m e n to f t h ep a p e r 4 c h a p t e r 2c h a n n e lc h a r a c t e r so fp l c 6 2 1p o w e rg r i dt o p o l o g y 6 2 2t r a n s m i s s i o np r o p e r t i e so f l o wv o l t a g ep o w e rl i n ec h a n n e l 8 2 2 1i n p u ti m p e d a n c e 8 2 2 2c h a n n e lf a d i n g s 9 2 2 3t u n ev a r y i n gt r a n s m i s s i o n 9 2 3n o i s ep r o p e r t yo f l o wv o l t a g ep o w e rl i n ec h a n n e l 1 0 2 4c o n c l u d i n gr e m a r k s 11 c h a p t e r3p l c t r a n s m i s s i o ns y s t e m 1 2 3 1p l ct e c h n o l o g ya n dc l a s s i f i c a t i o n 1 2 3 2t h ec o m p o s i t i o no f d a t at r a n s m i s s i o ns y s t e m 1 3 3 2 1w o r k i n gp r i n c i p l eo f p l c 1 3 3 2 2s i n g l ep h a s ep l cn e t w o r k 1 4 3 2 3t f i p h a s ep l cn e t w o r k 1 4 3 3m o d u l a t i o nt e c h n i q u e si np l c l5 3 3 1c o n v e n t i o n a lm o d u l a t i o nt e c h n i q u e s 1 6 3 3 2s p r e a ds p e c t r u mt e c h n i q u e s 17 3 3 3o f d m 2 1 3 3 4b r i e fs u m m a r y 2 3 3 4s t a n d a r d so f p l c 2 4 3 5c o n c l u d i n gr e m a r k s 2 5 c h a p t e r 4d e s i g na n dr e a l i z a t i o no fl o w v o l t a g en a r r o wb a n d d a t at r a n s m i s s i o n s y s t e m 2 6 4 1d e s i g no f a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gs y s t e mb a s e do np l c 2 6 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 1 1s y s t e md e s i g n 2 6 4 1 2s n u c t u r eo f d a t at r a n s m i s s i o nn e t w o r k 2 8 4 1 3d e s i g no f d a t ac o m m u n i c a t i o np r o t o c o l 2 9 4 1 2d e s i g no fs y s t e mh a r d w a r e 3 6 4 1 3d e s i g no fs y s t e ms o t t w a r e 4 2 4 1 4s y s t e mm o d e l m a c h i n ea n de x p e r i e m e n t a lt e s t 4 9 4 2d e s i g na n dr e a l i z a t i o no f p u b l i cl i g h t i n ge q u i p m e n tm o n i t o r i n gs y s t e m 5 2 4 2 1s y s t e mc o m p o s i t i o n 5 3 4 2 2d e s i g no fs y s t e mh a r d w a r e 5 3 4 2 3d e s i g no fs y s t e ms o f t w a r e 5 6 4 3c o n c l u d i n gr e m a r k s 5 8 c h a p t e r 5c o n c l u d e sa n d p r o s p e e t i v e s 5 9 r e f e r e n c e s 6 1 a c k n o w l e d g m e n t s 6 5 r e l a t e ds c i e n t i f i cr e s e a r c ha c h i e v e m e n t s 6 6 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 1 1 電力線載波通信技術(shù)的研究意義 電力線載波通信也稱(chēng)作電力線通信，簡(jiǎn)稱(chēng)p l c ( p o w e rl i n ec o m m u n i c a t i o n ) ， 是利用電力線作為通信介質(zhì)來(lái)進(jìn)行載波傳輸?shù)囊环N通信方式，該技術(shù)將載有信息 的通信信號(hào)通過(guò)耦合電路耦合到電力線上，高頻的載波信號(hào)與電力線上的5 0 i - i z 交 流電信號(hào)占用不同的頻段，實(shí)現(xiàn)共用電力線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。電力線載波通信 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)借助電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不需要重新布線，利用現(xiàn)有的電力線網(wǎng) 絡(luò)資源，在不影響電能傳輸?shù)幕A(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等信息的傳輸， 簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 基于電力線載波通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，目前已在很多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用， 如電力系統(tǒng)供電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)，智能家電遠(yuǎn)程監(jiān)控，互聯(lián) 網(wǎng)接入等。但是電力線主要是用來(lái)傳輸電能的，利用電力線作為通信信道也有很 多缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在電力線網(wǎng)絡(luò)中各種用電設(shè)備的接入和斷開(kāi)并不固定，具有隨 機(jī)性，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸中的發(fā)送端設(shè)備的輸出阻抗和接收端設(shè)備的輸入阻抗很難和線 路的阻抗匹配，造成通信信號(hào)在傳輸過(guò)程中衰減嚴(yán)重，同時(shí)電力線上也存在用電 設(shè)備帶來(lái)的多種較大噪聲干擾，要在電力線上實(shí)現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸還需要 開(kāi)展進(jìn)一步的研究，這也是基于電力線載波通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)沒(méi)有得到大 規(guī)模應(yīng)用的重要原因之一，電力線載波通信技術(shù)目前仍然是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。 電力線載波通信技術(shù)具有著廣闊的應(yīng)用前景和潛在的巨大市場(chǎng)。在國(guó)家電網(wǎng) 公司制定的“十一五”通信規(guī)劃中，已經(jīng)把電力線載波通信技術(shù)的研究列入了重大研 究課題，反映出了我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)電力線載波通信技術(shù)和相關(guān)通信設(shè)備的 需求，這將大大促進(jìn)電力線載波通信技術(shù)的研究和在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。電力線載 波通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究可以幫助我們了解電力線載波通信系統(tǒng)的構(gòu)成和相關(guān) 技術(shù)，掌握數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，為將電力線載波技術(shù)應(yīng)用到某些具體課題 中積累研究基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 電力線載波通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 基于電力線載波通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究最早可以追溯到2 0 世紀(jì)2 0 年代，主要產(chǎn)品是電力線載波機(jī)，應(yīng)用在1 1 0 k v 以上的高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上， 采用頻分復(fù)用，單邊帶調(diào)制技術(shù)，工作頻率在1 5 0 k h z 以下，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音傳輸， 為電力系統(tǒng)的變電站和電站之間提供了一條雙向的語(yǔ)音信道，在電話網(wǎng)還沒(méi)有廣 泛覆蓋的初期，對(duì)供電系統(tǒng)的管理和監(jiān)視起到了重要的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展， 到2 0 世紀(jì)5 0 年代，高壓電力線載波通信除了可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音傳輸功能外，還能實(shí) 現(xiàn)低速率數(shù)字信息傳輸，應(yīng)用范圍和領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，在電力輸電系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn) 對(duì)輸電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和保護(hù)控制等。利用高壓電力線進(jìn)行載波通信，線路上的 噪聲干擾對(duì)通信性能影響相對(duì)較小，其通信距離能夠滿(mǎn)足人們的要求，通過(guò)提高 發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，傳輸距離可以達(dá)到9 0 0 k m 1 1 。 與高壓供電線路相比，中壓、低壓電力線作為通信信道，其信道特性與高壓 電力線信道特性相比要復(fù)雜一些，特別是低壓供電線路，由于用電設(shè)備的多樣性 和隨機(jī)性，在供電線路上產(chǎn)生大量的噪聲和隨機(jī)性的信道損耗。因此電力線載波 通信在中壓、低壓供電線上的應(yīng)用要稍晚些。從5 0 世紀(jì)5 0 年代后期開(kāi)始，通過(guò) 近3 0 年的研究，到9 0 年代早期，利用中壓和低壓電力線進(jìn)行載波通信的技術(shù)開(kāi) 始出現(xiàn)，其應(yīng)用主要包括電力線自動(dòng)抄表、電網(wǎng)負(fù)載控制和其他用電設(shè)備的監(jiān)控 等窄帶數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)入人們的日常生活所涉及的范圍。低壓電 力線載波數(shù)據(jù)通信是目前電力線通信技術(shù)主要研究的領(lǐng)域。 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電力線載波通信技術(shù)的研究領(lǐng)域開(kāi)始從窄帶通信進(jìn)入 到寬帶通信，從低速數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展到高速數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用的領(lǐng)域也更加廣泛，能 夠?qū)崿F(xiàn)的功能也越來(lái)越強(qiáng)大。在i n t e m e t 網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)方面，各種寬帶接入方式和 技術(shù)在該領(lǐng)域展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，利用電力線上網(wǎng)，通過(guò)電力線載波通信技術(shù)將用戶(hù)的計(jì) 算機(jī)連接至寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，成為很多科研工作者研究的內(nèi)容。憑借電力線網(wǎng)絡(luò) 資源的優(yōu)勢(shì)，使用低壓配電網(wǎng)和家用電力網(wǎng)進(jìn)行寬帶通信的研究在二十世紀(jì)9 0 年代興起，并在電力線信道特性、調(diào)制技術(shù)的研究和通信協(xié)議的研究中所做的工 作和取得的進(jìn)展，促進(jìn)了寬帶電力線通信集成電路的研制和電力線通信系統(tǒng)的開(kāi) 發(fā)，得到了國(guó)內(nèi)外許多大公司的青睞。 2 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 國(guó)外對(duì)于電力線載波通信技術(shù)研究比較早，技術(shù)相對(duì)比較成熟，在電力線載 波通信應(yīng)用領(lǐng)域取得了較快的發(fā)展。在高速電力線載波通信方面，英國(guó)聯(lián)合電力 公司的子公司n o r w e b 通訊公司與加拿大n o r t e l ( 北電網(wǎng)絡(luò)) 公司聯(lián)手，在1 9 9 7 年1 0 月l 利用低壓配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了傳輸速率達(dá)1 m b i t s 的數(shù)據(jù)傳輸。隨后，美國(guó)、西 班牙、以色列、意大利、德國(guó)、瑞士、韓國(guó)等國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)也紛紛開(kāi)展了高速 電力線通信技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，研制出的相關(guān)產(chǎn)品傳輸速率不斷提高，目前已有 傳輸速率達(dá)2 0 0 m b i t s 、5 0 0 m b i t s 的相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)。在寬帶接入系統(tǒng)商用化運(yùn)營(yíng)方 面也取得了很大進(jìn)展，很多個(gè)國(guó)家都建立了寬帶接入實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。 我國(guó)是世界上較早開(kāi)展電力線載波通信技術(shù)研究和寬帶接入應(yīng)用的國(guó)家，但 與歐美相比，在技術(shù)上還存在一定差距，主要體現(xiàn)在獨(dú)立設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的電力線載波 通信芯片還比較少。通過(guò)跟蹤國(guó)外電力線載波技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在此領(lǐng)域也取得 了一定的成果。中國(guó)電力科學(xué)研究院是我國(guó)研究電力線載波通信技術(shù)的主要科研 機(jī)構(gòu)，從1 9 9 7 年開(kāi)始成立專(zhuān)門(mén)研究電力線載波通信技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)，在低壓電力 線載波通信技術(shù)的應(yīng)用方面開(kāi)展了研究工作，研制了基于低壓電力線網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng) 抄表系統(tǒng)產(chǎn)品樣機(jī)，并于1 9 9 9 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行，取得了產(chǎn)品登記許可。同時(shí)針對(duì) 我國(guó)低壓配電網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性進(jìn)行了研究，取得了一些我國(guó)低壓配電網(wǎng)傳輸特性 和參數(shù)，為進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳钊胙芯亢蛻?yīng)用開(kāi)發(fā)提供了參照和依據(jù)。我國(guó)在p l c 調(diào)制解調(diào)芯片的研制方面的技術(shù)相對(duì)比較落后，最初是在引進(jìn)國(guó)外的芯片的基礎(chǔ) 上研制自己的產(chǎn)品。2 0 0 3 年進(jìn)行了低壓配電網(wǎng)電力線載波高速通信技術(shù)研究，2 0 0 5 年完善了電力線載波通信寬帶接入系統(tǒng)，并在北京建立了覆蓋5 0 0 多個(gè)居民小區(qū)， 用戶(hù)超過(guò)4 0 0 0 0 戶(hù)的寬帶接入實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。另外北京中電飛華通信股份有限公司、深 圳國(guó)電科技公司、青島東軟載波科技有限公司和深圳市力合微電子有限公司等多 家科研機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了電力線載波通信技術(shù)、產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)，利用自主研發(fā)的 電力線載波通信芯片，或采用國(guó)外芯片，研制出多種傳輸速率的低壓和中壓電力 線通信產(chǎn)品。 電力線載波通信技術(shù)是一種無(wú)新線( n on e ww ) 概念的通信方式，不需要 布線的特點(diǎn)和分布最廣的電力線網(wǎng)絡(luò)，使得電力線載波通信技術(shù)可以作為網(wǎng)絡(luò)通 信的有效手段，是未來(lái)國(guó)家四網(wǎng)融合的技術(shù)支持，可以有效地補(bǔ)充和完善我國(guó)現(xiàn) 有的通信平臺(tái)，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于電力線載波通信技術(shù)的通信系統(tǒng)的應(yīng)用在我國(guó)已經(jīng)有相對(duì)比較成熟的產(chǎn) 品和應(yīng)用，但還沒(méi)有大規(guī)模地使用，除了技術(shù)上的原因外，我國(guó)低壓配電網(wǎng)的網(wǎng) 絡(luò)布局結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、用電設(shè)備的電氣特性和供電方式，以及供電線路的設(shè)計(jì)、安裝 的規(guī)范性要求等方面，與國(guó)外都有很大不同，依據(jù)國(guó)外電力線環(huán)境研制的的產(chǎn)品 可能不能適合我國(guó)配電線路的實(shí)際情況，需要根據(jù)我國(guó)配電線路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì) 產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，研究并解決技術(shù)上的難題以適應(yīng)我國(guó)電網(wǎng)的實(shí)際情況。但是隨著 國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)的開(kāi)展和國(guó)家電網(wǎng)“十一五”通信規(guī)劃的具體實(shí)施，給電力線載波 通信技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了更加有力的條件，相信隨著國(guó)家投資力度的加大和科研實(shí) 力的厚積薄發(fā)，電力線載波通信技術(shù)一定會(huì)廣泛應(yīng)用到各個(gè)數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域。 1 3 論文內(nèi)容安排 論文主要從電力線載波通信技術(shù)的特點(diǎn)、基于電力線載波通信系統(tǒng)的構(gòu)成、 相關(guān)技術(shù)和低壓窄帶通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面對(duì)電力線載波通信系統(tǒng)進(jìn)行論述和 研究。 論文內(nèi)容分為五章，具體安排如下： 第一章緒論 第二章電力線載波通信信道特性 第三章電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 第四章低壓窄帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第五章總結(jié)與展望 論文首先介紹了電力線載波技術(shù)的特點(diǎn)、發(fā)展及其應(yīng)用。對(duì)電力線作為電力 線載波通信信道的特性進(jìn)行了分析，從電力線通信信道的阻抗特性、衰減特性、 噪聲特性和時(shí)變性等幾個(gè)方面做了具體分析和討論，說(shuō)明電力線信道對(duì)數(shù)據(jù)通信 造成的影響和特點(diǎn)。針對(duì)電力線通信信道的惡劣環(huán)境，要設(shè)計(jì)適合在電力線上進(jìn) 行載波通信的調(diào)制解調(diào)模塊，需使用對(duì)應(yīng)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)。論文對(duì)電力線載波通 信中使用的f s k 、擴(kuò)頻通信、o f d m 技術(shù)等相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了討論，并分析了 其在電力線通信中應(yīng)用的特點(diǎn)。針對(duì)低壓電力線載波通信系統(tǒng)，從電力配電網(wǎng)絡(luò) 特點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)中各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的位置和關(guān)系進(jìn)行了分 4 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 析。 在理論分析研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)完成了基于低壓窄帶數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用系 統(tǒng)：電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)和公共照明等用電設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)系 統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的論述，給出了一種低壓電力線載波數(shù)據(jù)通信 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路和實(shí)現(xiàn)方法。 最后對(duì)論文工作進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)未來(lái)的研究工作進(jìn)行了展望。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 電力線載波通信利用輸電網(wǎng)絡(luò)中的電力線作為通信信道，而輸電線路的功能 是輸送電能，不是為通信而設(shè)計(jì)的。供電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)布局是滿(mǎn)足供電線路的需要， 同時(shí)電力線上有多種形式的供電設(shè)備和用電設(shè)備，而且用電設(shè)備的接入和關(guān)閉也 不確定。因此電力線作為通信信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，供電網(wǎng)絡(luò)的自身特性會(huì)給數(shù)據(jù) 通信造成很大影響，其信道特性非常不理想。電力線載波通信技術(shù)只能適應(yīng)供電 線路本身所具有的特性，通過(guò)相關(guān)通信技術(shù)研究來(lái)克服或避免給通信帶來(lái)的影響。 輸電線路根據(jù)電壓的等級(jí)可以分為高壓配電線( 3 5 k v 以上) 、中壓配電線( 1 0 k v 。 3 0 k v ) 和低壓配電線( 2 2 0 3 8 0 v ) ，高壓、中壓配電線路和低壓配電線路對(duì)電力線 載波數(shù)據(jù)通信的影響不同，相比較而言，低壓電力線的通信信道環(huán)境更為惡劣。 目前電力線載波通信的技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，主要集中在市場(chǎng)更為廣闊的低壓電 力線載波通信領(lǐng)域，本章主要針對(duì)低壓電力線的通信信道特點(diǎn)進(jìn)行分析。 2 1 電力線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 電力輸電系統(tǒng)將發(fā)電廠的電能輸送到用戶(hù)的輸電線路示意圖如圖2 1 所示，發(fā) 電廠輸出的電能通過(guò)升壓輸送到高壓或超高壓輸電線路上，通過(guò)架空高壓電力線 將電能輸送到不同的地區(qū)，不同的地區(qū)通過(guò)降壓變電站進(jìn)行降壓，從高壓輸電線 路上獲取電能，再通過(guò)高壓或中壓配電線路輸送到用戶(hù)具體所在地，最后經(jīng)過(guò)變 壓器得到線電壓3 8 0 v 、相電壓2 2 0 v 的低電壓，并通過(guò)三相四線制的低壓配電線 路輸送到用戶(hù)。 高壓輸電線路將各個(gè)電廠的升壓變電站和不同地方的降壓變電站連接起來(lái)， 可以借助輸電線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；降壓變電站通過(guò)配電線路、變壓器、低壓配電 線路與周邊一定范圍內(nèi)的用戶(hù)相連，從某種意義上可以說(shuō)輸電線路和配電線路可 以把所有的用電用戶(hù)連接在一起，因此可以形成一個(gè)巨大的有線通信網(wǎng)絡(luò)。但是 這個(gè)龐大的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)施起來(lái)在技術(shù)上目前還存在很多限制，另外這樣的龐大系 統(tǒng)工程只有國(guó)家電網(wǎng)公司的智能電網(wǎng)建設(shè)中才能實(shí)施。利用低壓配電線路進(jìn)行數(shù) 據(jù)通信的電力線載波通信系統(tǒng)是目前一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，下面具體分析一下低 6 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 壓配電線路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 核能發(fā)i 乜j 燕， 夯 寺 q 高壓 萋飆，贏 贏 強(qiáng)輟 i i l j i i 蚋 若i3 。vv 住宅小區(qū) 。、妻降壓變i 瞄中：低壓配辦路 冬瑟 輸電線路 一”一 一、器1 7 慕” 其他 一 圖2 1 供電系統(tǒng)輸電線路不蒽圖 低壓配電線路可能位于不同的位置，如居民住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)或商業(yè)區(qū)，因此 其網(wǎng)絡(luò)組成形式及規(guī)模各不相同，沒(méi)有固定的典型結(jié)構(gòu)，但是整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)和它 的分支都具有樹(shù)形的拓?fù)錂C(jī)構(gòu)，如圖2 2 所示。變壓器輸出的是三相電，每個(gè)用戶(hù) 多數(shù)都連接在其中的一相( 部分用電設(shè)備連接在三相電上) ，各個(gè)區(qū)域的用戶(hù)密 度各不相同，與變壓器之間的距離也各不相同，但是每相上的用戶(hù)通過(guò)電力線構(gòu) 成一個(gè)樹(shù)形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)變壓器形成一個(gè)大的樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 口a 相用戶(hù) 囹b 相用戶(hù) 囫c 相用戶(hù) 圖2 2 低壓配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖 供電線路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，決定了電力線載波通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 低壓配電線路的樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)分支數(shù)的多少、各分支上的用戶(hù)數(shù)量和密度 以及用戶(hù)距離變壓器的距離都是由具體用戶(hù)所分布的具體位置確定的，但這些因 素都會(huì)影響電力線載波通信的傳輸性能，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都要考慮。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 低壓電力線信道的傳輸特性 電力線的設(shè)計(jì)功能是用來(lái)輸送電能的，不是用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，利用電?線作為通信信道進(jìn)行載波數(shù)據(jù)傳輸，首先要考慮電力線自身的固有特性和特點(diǎn)對(duì) 數(shù)據(jù)通信的影響。低壓電力線作為通信信道，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生較大影響，主要表 現(xiàn)在信道干擾性復(fù)雜、高頻信號(hào)衰減較大，而且具有隨機(jī)性和時(shí)變性1 2 】。 2 2 1 輸入阻抗特性 電力線的輸入阻抗特性直接影響電力線載波通信發(fā)射機(jī)信號(hào)的發(fā)射效率，對(duì) 傳輸距離影響較大。根據(jù)功率傳輸時(shí)的阻抗匹配原理，發(fā)射機(jī)的輸出阻抗應(yīng)該與 耦合電路端的電力線輸入阻抗相匹配。但是由于電力線上連接的用電設(shè)備眾多， 用電設(shè)備的電力線接口特性也各不相同，隨信號(hào)頻率變化會(huì)呈現(xiàn)不同的阻抗特性， 同時(shí)家用電器等用電設(shè)備的接入和關(guān)閉也具有隨機(jī)性，使得電力線的阻抗特性具 有隨時(shí)間、頻率變化而變的動(dòng)態(tài)特性。一般來(lái)說(shuō)居民家庭用電設(shè)備在白天使用較 多，夜晚使用較少，使得電力線呈現(xiàn)的阻抗特性在白天較低，夜晚相對(duì)較高。 i i ) o2 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 0 頻i k h z 兩曲線是在同一個(gè)氍壓電力線同的不同地點(diǎn)潮得的 圖2 3 輸入阻抗隨頻率變化曲線圖 圖2 3 給出了一個(gè)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的輸入阻抗與信號(hào)發(fā)射頻率之間的關(guān)系 曲線【3 】。從圖中可以看出，輸入阻抗隨頻率的變化而劇烈變化，變化沒(méi)有規(guī)律，變 化范圍也很大，相差近1 0 0 0 倍，在從最小0 1 d 到最大1 0 0 f l 之間發(fā)生變化。由于 電力線以及負(fù)載可能形成許多共振電路，在許多頻率點(diǎn)上阻抗非常小。圖中兩條 曲線也反映出即使在同一個(gè)配電網(wǎng)中，不同地點(diǎn)的變化情況也不相同，這和不同 地點(diǎn)電力線上負(fù)載不同相一致。 研究表明，雖然輸入阻抗隨頻率的變化有波動(dòng)，但是從總體上來(lái)看隨頻率的 升高有上升的趨勢(shì)，意法半導(dǎo)體( s t ) 公司在其s t 7 5 3 8 應(yīng)用文檔中給出的由i b m 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 電磁兼容實(shí)驗(yàn)室在多個(gè)國(guó)家實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果反映了這個(gè)變化趨勢(shì)【4 】。 2 2 2 信道衰減特性 通信信號(hào)在電力線信道傳輸中的衰減復(fù)雜性，給電力線載波通信帶來(lái)了困難【5 】。 衰減主要來(lái)源于發(fā)射機(jī)和電力線信道的耦合衰減和在電力線信道上傳輸產(chǎn)生的線 路衰減，耦合衰減與電力線的輸入阻抗與耦合關(guān)系有關(guān)，線路衰減是指信號(hào)在電 力線及電力線所接各種負(fù)載上的能量損耗，線路衰減對(duì)電力線載波通信的影響更 為顯著。 低壓電力線一般都是銅、鋁等金屬導(dǎo)線，對(duì)于電的良導(dǎo)體其阻抗較小，而且 阻抗特性與工作信號(hào)頻率的關(guān)系不大，相對(duì)比較穩(wěn)定。因此電力線上的線路衰減 特性主要來(lái)源于電力線上連接的各種負(fù)載的特性，同時(shí)與通信節(jié)點(diǎn)所處電力線上 的地理位置和電力線配電網(wǎng)絡(luò)的連接方式和分布有很大關(guān)系。不同性質(zhì)的負(fù)載對(duì) 信號(hào)的衰減產(chǎn)生不同的影響，同時(shí)由于電力線網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)分支，通信信號(hào)在電力 線上會(huì)產(chǎn)生多徑傳播，在電力線上某些節(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰減。 從整體而言，信道衰減與通信距離和通信信號(hào)的頻率有關(guān)，通信距離越遠(yuǎn)衰 減越嚴(yán)重，同時(shí)信號(hào)的衰減隨頻率的增加而逐漸加強(qiáng)。文獻(xiàn) 6 】對(duì)信號(hào)衰減與頻率 之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，并在同一個(gè)工業(yè)建筑內(nèi)，在不同時(shí)間和不同通信距離點(diǎn) 進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量。結(jié)果表明，在l o r e 左右的短距離電力線上，信號(hào)衰減較小，而 且衰減基本上不隨頻率的變化而改變。在長(zhǎng)距離測(cè)試中，衰減隨頻率的變化非常 明顯，衰減隨頻率的增加而增強(qiáng)，同時(shí)在某些頻率點(diǎn)上有波動(dòng)，衰減很大。對(duì)比 相同的線路在白天和晚上的不同測(cè)試結(jié)果，可以看出晚上的衰減基本上比白天要 小，這與電力線上負(fù)載的變化有很大關(guān)系。 2 2 3 時(shí)變傳輸特性 電力線上的負(fù)載很多，負(fù)載的通斷具有隨機(jī)性，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也不是恒定 不變的，這造成了電力線信道傳輸特性的時(shí)變性，但這種時(shí)變性并不是很強(qiáng)【7 8 】。 文獻(xiàn)【7 】和文獻(xiàn)【8 】分別在不同的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的電力線信道特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)， 測(cè)量結(jié)果表明，電力線傳輸特性曲線具有某種內(nèi)在的不變性，在相對(duì)較短的時(shí)間 內(nèi)傳輸特性隨時(shí)間變量是一個(gè)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，當(dāng)系統(tǒng)通信速率大于1m b s 時(shí)，信道 在相當(dāng)長(zhǎng)的碼元時(shí)間里都可以按照時(shí)不變信道來(lái)處理；在幾十分鐘或幾小時(shí)的較 9 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，信道傳輸特性呈現(xiàn)時(shí)變性，信號(hào)衰減幅度波動(dòng)較大，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功 率要有一定的裕量來(lái)適應(yīng)可能出現(xiàn)的較大衰減突變。 2 3 低壓電力線信道的噪聲特性 信道噪聲特性是通信信道的重要參數(shù)，電力線網(wǎng)絡(luò)連接著不同的用電設(shè)備， 他們會(huì)產(chǎn)生各種各樣的噪聲，同時(shí)由于用電設(shè)備接入的隨機(jī)性，即使在同一地點(diǎn)， 不同時(shí)間的噪聲特性變化也很大【9 】，形成了噪聲源比較復(fù)雜的低壓電力線信道噪聲 特性。低壓電力線信道的噪聲特性與不同區(qū)域特點(diǎn)和不同通信頻段有關(guān)，不同地 區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)上的噪聲特性、不同頻段上的噪聲分布，在類(lèi)型上和程度上呈現(xiàn)不 同的特點(diǎn)。同國(guó)外電力線路相比，我國(guó)低壓電力線上的噪聲要嚴(yán)重得多，一般來(lái) 說(shuō)晚上電力線上的噪聲功率譜分布比較平滑，居民區(qū)的低頻噪聲主要集中在 2 0 0 k h z 以下，從噪聲的整體頻譜分布來(lái)看，2 5 v i i i z 以上的背景噪聲十分平坦【l o 】。 電力線信道上的噪聲按照噪聲幅度隨時(shí)間的變化規(guī)律可以分為背景噪聲和沖 激噪糾1 1 j ，背景噪聲持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，其幅度均方根值隨時(shí)間的變化相對(duì)較慢，沖 激噪聲持續(xù)的時(shí)間非常短，一般為微秒級(jí)，周期性或隨機(jī)性瞬時(shí)出現(xiàn)。 根據(jù)噪聲的頻譜分布特性將背景噪聲可以分為有色背景噪聲和窄帶噪聲。有 色背景噪聲是一種電力線上多種噪聲源產(chǎn)生的組合干擾，噪聲頻譜幾乎占據(jù)了整 個(gè)通信帶寬，其功率譜密度相對(duì)比較低，并且隨頻率變化，但功率譜密度隨時(shí)間 的變化比較慢，可以在幾分鐘甚至幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有明顯變化。有色噪聲的 主要來(lái)源有兩個(gè)方面，一個(gè)是低功率負(fù)載中電阻、導(dǎo)線等分立元件的電子熱運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生的熱噪聲，另外一個(gè)是電鉆、電吹風(fēng)和攪拌器等小型電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的諧 波信號(hào)。窄帶噪聲的頻譜只分布在某些特殊頻率上，主要來(lái)源于周?chē)h(huán)境中的廣 播通信信號(hào)，多為調(diào)幅的正弦信號(hào)。雖然頻帶比較窄，但是它的干擾持續(xù)時(shí)間很 長(zhǎng)。與一般干擾源不同，晚上的干擾強(qiáng)度一般要比在白天強(qiáng)。 背景噪聲中還存在周期性重復(fù)出現(xiàn)的脈沖噪聲，但重復(fù)頻率與5 0 h z 的工頻并 不同步，取決于負(fù)載工作時(shí)存在的周期性信號(hào)的頻率。比如電視機(jī)或計(jì)算機(jī)顯示 器工作時(shí)都存在不同頻率的掃描信號(hào)，它們會(huì)在電力線上產(chǎn)生周期性脈沖噪聲， 重復(fù)頻率一般為5 0 2 0 0 h z 。 i o 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 沖激噪聲包括與工頻同步的周期性脈沖噪聲和隨機(jī)脈沖噪聲。電力線上的負(fù) 載中存在與電源同步工作的用電設(shè)備，比如電源中的整流二極管，其開(kāi)關(guān)頻率為 5 0 h z 或i o o h e ，這種開(kāi)關(guān)會(huì)產(chǎn)生同頻率或更高諧波頻率的脈沖噪聲。另外電力線 上的電力設(shè)備的瞬時(shí)開(kāi)關(guān)動(dòng)作也會(huì)產(chǎn)生脈沖噪聲，這種噪聲是認(rèn)為因素造成的， 是隨機(jī)出現(xiàn)的，但白天發(fā)生的概率更大。這兩種沖激脈沖噪聲出現(xiàn)時(shí)持續(xù)的時(shí)間 都比較短，一般在幾個(gè)微妙。 背景噪聲雖然持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，可以保持幾秒鐘或幾分鐘，有的甚至能夠達(dá) 到幾小時(shí)，但其功率較低，可以通過(guò)增加發(fā)射機(jī)發(fā)射功率或縮短通信距離來(lái)克服。 沖激脈沖噪聲持續(xù)時(shí)間非常短，但是其噪聲功率較高，在數(shù)據(jù)傳輸中可能會(huì)引起 數(shù)據(jù)的位誤碼或者是突發(fā)性誤碼，需要通過(guò)不同的數(shù)據(jù)編碼方式來(lái)克服。 2 4 本章小結(jié) 從輸電線路和配電線路兩個(gè)方面，對(duì)電力線網(wǎng)絡(luò)總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明， 在此基礎(chǔ)上，依據(jù)不同電力線網(wǎng)絡(luò)的功能和分布特點(diǎn)，分析了利用高壓、中壓和 低壓電力線進(jìn)行電力線載波數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的不同特點(diǎn)。重點(diǎn)分析了低壓配電線路的 拓?fù)潢P(guān)系和特點(diǎn)，目的是在理論上找到在低壓電力線網(wǎng)中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 的理論依據(jù)。對(duì)電力線信道特性的已有研究成果，從電力線信道的傳輸特性和電 力線信道的噪聲特性?xún)蓚€(gè)方面進(jìn)行了總結(jié)。電力線信道傳輸特性包括信道輸入阻 抗特性、信道的信號(hào)衰減特性和信道的時(shí)變傳輸特性等幾個(gè)方面。通過(guò)理論分析 和總結(jié)，對(duì)電力線通信信道的惡劣通信環(huán)境有了更進(jìn)一步的了解。電力線信道特 性對(duì)數(shù)據(jù)傳輸會(huì)產(chǎn)生很大影響，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)均需要考慮這些因素的影響， 選擇適合系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸要求的調(diào)制技術(shù)，并設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和傳輸方式。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 3 1 電力線載波通信技術(shù)及其分類(lèi) 電力線