本站原创摘 要：在电力线通信（PowerLineCommunication,简称PLC）技术中,其信号传输媒介是低压电力线,能够实现信息交换以及数据传递.文章对低压电力线信号的阻抗、噪声和衰减三大特性作了详细分析,建立了信道基本模型,论证了BPSK调制技术的优势.
关 键 词：电力线载波；阻抗；噪声；衰减；BPSK
1电力线载波通信技术
在电力线通信（PLC）技术中,为了达到电力线数据通信的目的,通常是使用高频信号作为原始信号的载波,并将载波与原始信号相乘后的信号加载到电力线上.本文通过对PLC通信信道的分析,分析了FSK和BFSK调制技术的抗干扰性能,采用BPSK调制技术的低压电力线载波通信系统具有较强的抗干扰能力,为提高PLC通信能力,降低误码率提供了新的发展.
2低压电力线信道特性分析
在低压电力线技术中,信道所具有的特性主要有三个：输入阻抗特性、噪声干扰特性和信号衰减特性,在下文中,我们将通过这三个方面对迪亚店里信号传输特性的影响做详细分析与研究.
2.1输入阻抗特性
在低压电力线信道中,输入阻抗这一特性对于载波信号的传输速率有着巨大的影响,它是一个等效阻抗,具体是指电力线载波信号发送电路和电力线接触的驱动点向低压配电网方向看的等效阻抗.
大量实践研究表明,不同频率下,阻抗随时间的变化是不同的,在某些特性频率下,阻抗随时间的变化比较大.根据上文的分析以及查阅的大量资料,在低压电力线信道中,阻抗特性的变化规律是十分复杂的,由于用电器的随机性切入电网的规律,阻抗也随之随机性变化,并且没有严格随频率增加/减小,阻抗就增加/减小的规律,变化范围也比较大,最小是会小于1欧姆,目前现场只发现感性阻抗.
2.2噪声干扰特性
在低压电力线上,连接的用电设备是繁杂多样的,不同用电设备对电力线造成的噪声污染程度也是不一样的,一些非线性用电设备、大功率变频设备、开关电源设备等对电力线产生的噪声污染是最大的.根据划分方法不同,噪声可以有多种分类,根据不同的噪声性质将其分为五类：窄带噪声；与工频同步的周期性噪声；与工频异步的周期性噪声；突发性噪声；有色背景噪声.
当然,用另一种方法划分,分类将会不同,比如通过整体来看的话,前文的五类噪声可以归纳为两类：脉冲噪声和背景噪声.在前文中,如果按噪声性质划分的五类噪声来看,前三种随着时间的流逝,其只会有很小的变化,所以可以称之为背景噪声；后两种随着时间变化,噪声的变化也非常大,可以称为脉冲噪声.从资料以及分析中,我们可以得到关于低压电力线信道噪声的部分基本特点：存在随机成分、存在连续性的背景噪声、具有多变性、存在周期性成分等显著特点.
2.3信号衰减特性
在理论上,电力线不是一个很好地传输介质,在低压电力线上传输的高频信号必然存在一定的衰减.
在实际使用中,许多的研究已经表明,对于不同频率的信号,在电力线上传输造成的衰减是不同的,在特定的频率上,衰减的变化时非常明显的.许多的研究以及资料都显示,信号的衰减主要取决于线路布线,分支越多衰减越大,并且没有严格的随频率增加/减小,衰减就增加/减小的规律,由于存在反射、驻波等复杂现象,使得信号衰减存在突然跌落或增加.
3低压电力信道模型
在研究中,被学界所认同的信道模型基本只有多径信道传输模型.多径信道传输模型的主要理论是在线路阻抗的不连续的情况下,信号会产生多径传输,模型的一些参数是需要从信道中随时提取的.多径信道传输模型主要体现的是由于阻抗不匹配,其产生的反射在各路径上会引起衰减.
实际情况中,对于多径信道模型所需要的参数不容易取得,所以研究时会将信道简化.
4载波调制技术分析
前文已经讲过,在理论上,电力线不是一个理想的信号传输信道,其上存在很多干扰,这就对信号的抗干扰能力提出了很高的要求,目前比较常用的是载波调制技术.从字面上就可以理解,调制技术重在调制,即对于载波的一个或几个参数,让其根据调制信号的规律变化.当前调制技术是非常多的,在实际使用中,需要考虑的方面很多,主要从硬件成本、传输速率以及技术原理复杂度上考虑,本文选用的是FSK和BPSK技术分析.下面对这两种调制技术的原理和抗干扰能力作详细研究和分析.
4.1FSK和BPSK调制技术
FSK的原理相对比较简单,即通过载波的频率变化实现数字信息的传递.使用时,载波的频率会随二进制基带信号在某两个特定的频率点之间发生变化.FSK可以简单的当做是两个不同频率信号叠加在一起.
FSK信号的解调方法有同步检测法和包络检波法两种.以同步检测法为例,其FSK系统的总误码率在大信噪比（r>>1）时为
BPSK的原理相对复杂一点,它是通过载波相位的变化实现数字信息的传递的,同时,载波的振幅和频率是不会发生变化的.BPSK信号相干解调时系统的总误码率在大信噪比时（r>>1）时为
4.2FSK和BPSK抗干扰仿真实验
为了能够更为真实的比较两种调制技术在多干扰环境下抗干扰性能的优劣,本文将会模拟真实的低压电力线信道,我们将会使用SystemView作为仿真软件,其版本号是5.0.
首先,我们要做的是建立信道的仿真框图,它的前提是前文中对实际电力线信道的分析与结论.
5结果分析
从图2中可以看出,信噪比的增加会使得BPSK调制技术的误码率下降速度变得更加快.这表明,也即从图上可以直观的看到,信噪比相同的情况下,FSK的误码率是要高于BPSK的误码率的.
前文已经做了很多的分析与研究,并且我们已经通过仿真软件做了模拟真实信道的仿真,我们可以总结如下：BPSK和FSK两种调制技术各有优劣,前者对于大衰减、多干扰有很强的抵抗能力,这使得这种技术可以在复杂和恶劣的低压电力线信道环境下使用,而对于后者,其抗干扰能力是相对较差了,但其实现比较简单,成本较低,适合在低压电力线信道只有很轻微的噪声污染的环境下使用.