电力线载波通信系统的研究

电力线载波通信系统的研究申请人：电子工程系张春艳二00六年十月内容简介电力线载波通信技术,英文简称PLC(PowerLineCommunication)，是指利用己有的配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术。电力线载波通信，作为一种新的家庭宽带接入手段，近几年引起了人们极大的关注，宽带电力线正在成为走入家庭的第三条宽带线。低压电力线载波通信技术由于涉及家庭自动化和家庭上网的良好前景而倍受瞩目。但是电力线信道固有的噪声干扰、频率选择性衰减和多径传播特性大大影响了通信性能。而正交频分复用(OFDM)技术被认为是目前在具有频率选择性衰减特性通信环境中实现高速信号传输的主流技术，因此，基于OFDM技术的低压电力线载波通信是一个很有价值的研究课题。本课题在全面、系统地阐述低压电力线载波通信的基本原理和国内外研究现状后，提出了基于OFDM低压电力线载波通信的实验平台总体方案，并最终实现了一个低压电力线OFDM通信系统课题背景、目的及意义1、背景：电力线载波通信技术出现于20世纪20年代初期。而电力线载波则以电力线路为传输通道，通过载波方式将模拟信号或者数字信号进行高速传输，具有通道可靠性高，路由合理，可同时复用远动信号的优点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。低压电力线是为传输50Hz的工频电能而铺设的，是一种分布非常广泛的线路资源，通过它传输数据或者语音信号。2、目的：本课题介绍了电力线通信的概念和发展状况，主要研究电力线信道的基本特性，分析了电力线信道作为通信媒介的特点，建立了实用的信道模型。为了加深对OFDM技术的了解，着重分析了OFDM技术应用于电力线通信的优点和OFDM中的关键技术。描述了采用Intellon公司的电力线通信收发芯片INT5200实现电力线调制解调器的设计过程。课题背景、目的及意义3、意义：近年来，电力线载波通信由于其投资小、见效快和能有效地利用电力线资源等优点，一直在电力系统通信中使用，具有不可替代的作用。现今以数字微波通信、卫星通信为主干线覆盖全国的电力通信网络己初步形成、多种通信手段竞相发展，但电力线载波通信仍然是地区网、省网乃至网局网的主要通信手段之一，仍是电力系统应用区域最广泛的通信方式，仍是电力通信网重要的基木通信手段。发展和现状在多种通信手段竞相发展的今天，电力线载波通信仍是电力通信网重要的基木通信手段。电力线载波通信技术，被人们认为是提供”最后三百米”解决方案最具竞争力的技术之一。电力线载波通信技术的发展在历史上经历了从模拟到数字的发展过程。目前，电力线载波通信技术是指利用己有的配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术。低压电力线载波通信技术是利用四通八达、遍布城乡、直达用户的220V低压电力线实现信息的高速传输，具有不用布线、覆盖范围广、连接方便的显著特点。电力线载波在电力通信网中占有重要的地位。数字通信技术的发展给电力线载波通信开辟了极为广阔的前景。低压电力线载波通信在德、英、日等国家己取得了突破性的进展。最早提出低压电力线载波通信概念并进行.时示性研究的是英国曼彻斯特NORWEB供电公司,已开发出2MHz带宽的通信系统。随后英国SWEB公司在电力线上开发提供包括水、天然气、电能自动抄表功能的系统。电力线载波目前主要采用两种技术,即扩频通信(SSC)技术和正交频分复用(OFDM)技术。目前，美国Intellon公司开发出了基于Powerpacket技术和OFDM调制技术的电力线载波通信芯片INT5200.清华大学己研制成功基于SSC技术的配电网通信实验平台，可在两台计算机之间通过220V低压电力线实现文件或数据的传输，速率为lOkbps。国内已有一些关于在城市居民小区内的220V电力线网络中实现数据通信网络的报道。国内外主要研究方法本课题介绍了电力线通信的概念和发展状况，主要研究电力线信道的基本特性，分析了电力线信道作为通信媒介的特点，建立了实用的信道模型。为了加深对OFDM技术的了解，着重分析了OFDM技术应用于电力线通信的优点和OFDM中的关键技术。描述了采用Intellon公司的电力线通信收发芯片INT5200实现电力线调制解调器的设计过程。研究内容研究方案:本课题在介绍了OFDM技术原理的基础上，将该项目分解为三个部分：OFDM技术的研究；基于OFDM技术的电力线通信仿真系统；电力线通信收发芯片INT5200实现电力线调制解调器的设计过程着重分析了OFDM技术应用于电力线通信的优点和OFD中的关键技术。然详细分析了电力线网络通信协议中关于物理层和媒介访问控制层的协议规定，用MATLAB建立了与协议相兼容的基于OFDM的电力线通信仿真系统，并对系统性能和系统实现的关键技术进行了数据仿真和分析。最后，本文描述了采用Intellon公司的电力线通信收发芯片INT5200实现电力线调制解调器的设计过程。研究方案及可行性可行性分析：目前，正交频分复用（OFDM）技术可以较好地解决多径衰落或者多径反射所引起的频率选择性衰减，同时又具有频谱利用率高、信道均衡技术简单、信号调制解调易于实现、纠错能力强等优点而应用于电力线通信，正受到国内外研究机构和生产厂商的重视，广泛地应用于高速数字用户环路(HDSL)、非对称数字用户环路(ADSL)、超高速数字用户环路(VHDSL)、数字音频广播(DAB)、高清晰度数字电视（HDTV）、蜂窝移动通信和无线局域网(WLAN)等领域。很多公司都致力于研发采用OFDM调制技术的电力线通信产品，如美国的Intellon公司、Wi-LAN公司，德国的PoIyTrax公司、Siemens公司等。其中，电力线通信中的著名企业Intellon公司研究出的电力线高速数据传输技术PowerPacket采用了OFDM调制技术，传输速率高达14Mbpsa。通过本课题的分析和设计证明，采用OFDM技术，在低压电力线上进行高速的载波通信是完全可行的，并具有很广阔的应用前景和现实意义。研究方案及可行性预期目标本课题介绍了电力线通信的概念和发展状况，主要研究电力线信道的基本特性，分析了电力线信道作为通信媒介的特点，建立了实用的信道模型。详细分析了电力线网络通信协议中关于物理层和媒介访问控制层的协议规定，用MATLAB建立了与协议相兼容的基于OFDM的电力线通信仿真系统，并对系统性能和系统实现的关键技术进行了数据仿真和分析。描述了采用Intellon公司的电力线通信收发芯片INT5200实现电力线调制解调器的设计过程。1、提供成果总结报告；2、发表相关论文1～2篇；3、基于Matlab的仿真系统；时间安排2006年12月～2007年2月:总体方案设计与论证；2007年3月～2007年7月:进行软件功能模块设计；2007年7月～2007年9月:书写总结报告和馔写论文；2007年10月～2007年11月:准备鉴定材料；