电力线载波通信

❖ 家庭网络Home Networking
❖ 市场信息广播 Marketing information broadcasting
❖ 自动抄表系统AMR
❖ 智能家居
❖ 安防应用Security Application
❖ 智能大楼系统Intelligent Building System
❖ 电力系统监控Power monitoring and control
100bps 三相150bps、300 bps
物理层芯片；同时提供MAC层和 网络层通信协议，应用层由电表
厂家自己开发
芯片使用单片机，通过软件完成物 理层、MAC层、网络层和应用层
国外电力载波通信
❖ 美国Intellon公司7400--智能家居和宽带接入 ❖ 以色列Yitran公司IT700—窄带电力载波通信 ❖ 美国ECHELON公司PL3150—抄表、智能楼宇
电力载波通信干扰抑制
电力载波通信干扰软件抑制
载波调制技术： ❖ 正交幅度调制（QAM，
Quadrature Amplitude Modulation) ❖ 多音频调制（DMT）
电力载波通信实现-最小系统
电力载波通信实现—光伏电站监控
国内电力线载波通信
品牌 成立时间
规模
芯片 型号
调制类型 中心频率
DPSK，15 位直序列扩频通信 120kHz
500bps/250bps 可选 提供简单的网络层通信协议
QPSK扩频调相、过零同步、分时 传输
二进制连续相位移频FSK 过零同步、分时传输
57．6kHz，76.8kHz，115.2kHz 可 选
421.1 kHz
200，400，800，1600bps可变
波特率 芯片技术
青岛东软
1993年 约占市场60％
ES16T /PLCi36F SSC16/ES16U
PLCi36C/PLCi36M PLCi36D /ES16W ES16WH /ES16UH PLCi36CE ES16UH-III/ES1631
/ES1630
FSK 63 位 直序扩频
270kHz
330bps
电力载波通信干扰软件抑制
❖ 载波调制技术：
❖ FSK（Frequency-shift keying）频移键控是利用载波的频率变化 来传递数字信息。它是利用基带 数字信号离散取值特点去键控载 波频率以传递信息的一种数字调 制技术。FSK是信息传输中使用 得较早的一种调制方式,它的主要 优点是: 实现起来较容易,抗噪声 与抗衰减的性能较好。在中低速 数据传输中得到了广泛的应用。
电力线载波技术面临的挑战
❖ 衰减 ❖ 电力线阻抗变化 ❖ 背景噪声 ❖ 多径效应 ❖ 线路中持续的谐波干扰 ❖ 电灯电刷等火花噪声，静电
噪声（脉冲和尖峰） ❖ 低压电路拓扑结构的不确定
性
电力载波通信的干扰硬件抑制
❖ 采用低衰减耦合线圈
❖ 采用高磁导率磁环降低 电磁电转换环节的信号 衰减
❖ 选择通信通道改变解耦 位置尽量避免线路分叉 和衰减元件
❖ 增大发射功率（EMI问 题）
电力载波通信干扰软件抑制
电力载波通信干扰软件抑制
物理层通信技术：
❖ 多载波调制：首先，数据帧进行多载波调制。要发 送的数据流，经过串/并转换器，它将串行输入的比 特流转换成多个（比如n 个）并行的比特流，即一 个符号包含n 个比特，这n 个比特构成n 阶的向量； 接着，将这n 阶的向量通过正交序列单元（M 单元） 映射到高阶（比如m 阶，m>n）完备成为正交集的 一个向量；然后，通过序列调制（比如FHT），将 多个载波相加。
电力线载波通信
❖ 介绍 ❖ 应用领域 ❖ 实现方法 ❖ 载波模块产品及组网
介绍
❖ 电力线载波（Power Line Carrier PLC）是 一种利用电力线路作为 高频信号传输通道的通 信方式。最大优点：高 频弱电信号同低频大电 流共同传输，无需专门 铺设供电线路。
应用领域
❖ 因特网接入Internet access
以色列Yitran公司IT700
❖ 专利调制算法DCSK （ Differential Code Shift Keying ）
❖ 三种工作模式 ❖ 集成8051内核， ❖ 256K Flash ROM and 16K
dynamic RAM
DCSK Modulation
❖ DCSK6(SM-Standard Mode)Primitive rotated value is 800/64usec.Make 64patterns different waveforms.Each waveform can indicate different 6bits value.Speed：1000msec / 0.8msec x 6bits = 7500bits
芯片使用单片机，通过软件完成 物理层、MAC层、网络层；应用
层由电表厂家自己开发
福星晓程 2000年 约占市场30％
弥亚微
2004ห้องสมุดไป่ตู้约占市场5％
青岛鼎信 2008年 无规模应用
PL2102 PL3105 PL3201 PL3106
MI200E MI210 MI211 MI500
TCM081 TCC081 TCS081
电力载波通信干扰软件抑制
❖ BPSK: 二进制移相键控 调制。以二进制调相为 例，取码元为“1”时， 调制后载波与未调载波 同相；取码元为“0”时， 调制后载波与未调载波 反相；“1”和“0”时调 制后载波相位差180。
电力载波通信干扰软件抑制
❖ 正交频分复用技术 （OFDM）：OFDM技术是 一种正交多载波调制技术方 式。它的基本思想是把输入 信息转换成多路并行信号， 利用快速傅里叶变换对相互 完全正交的一组载波进行调 制形成子载波信号，同时将 可用的频谱划分为许多窄带， 分别传输这些子载波信号。
电力载波通信干扰软件抑制
❖ 扩频通信技术： ❖ 理论基础：根据香农定律，在一
定的差错概率情况下，可以用更 大的带宽来换取信噪比的下降。 ❖ 在扩频通信系统中，需要发送的 信号被伪随机扩频码扩频后，发 送信号的能量被分布在一个很宽 的频带上，而信号在传输过程中 所叠加的窄带脉冲干扰在接收端 对信息进行相关解扩时，其频谱 将被展宽，幅度下降若干倍；相 反，信息的频谱被压缩，幅度上 升若干倍。因此，扩频通信技术 具有很强的抵抗各种脉冲干扰的 能力。