电力线数传通信设备的设计

　　引 言

　　随着社会的进步和技术的发展,多媒体业务不断增长,人们对网络带宽的要求也随之增长。通信网正向着IP化、宽带化方向发展。通信网由传输网、交换网和接入网三部分组成。目前,我国传输网已经基本实现数字化和光纤化;交换网也实现了程控化和数字化;而接入网仍然是通过双绞线与局端相连,只能达到56 kb/s的传输速率,不能满足人们对多媒体信息的迫切需求。对接入网进行大规模改造,以升级到FTTC(光纤到路边)甚至FTTH(光纤到户),需要高昂的成本,短期内难以实现。XDSL技术实现了电话线上数据的高速传输,但是大多数家庭电话线路不多,限制了可连接上网的电脑数,而且在各房间铺设传输电缆极为不便。最为经济有效而且方便的基础设备就是电源线,把电源线作为传输介质,在家庭内部不必进行新的线路施工,成本低。电力线作为通信信道,几乎不需要维护或维护量极小,而且可以灵活地实现即插即用。此外,由于不必交电话费,月租费便宜。

　　电力线高速数据传输使电力线做为通信媒介已成为可能。铺设有电力线的地方,通过电力线路传输各种互联网的数据,就可以实现数据通信,连成局域网或接入互联网。通过电源线路传输各种互联网数据,可以大大推进互联网的普及。此项技术还可以使家用电脑及电器结合为可以互相沟通的网络,形成新型的智能化家电网,用户在任何地方通过Internet实现家用电器的监控和管理;可以直接实现电力抄表及电网自动化中遥信、遥测、遥控、遥调的各项功能,而不必另外铺设通信信道。因此,研究电力线通信是十分必要的。

　　1 OFDM基本原理

　　正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种正交多载波调制MCM方式。在传统的数字通信系统中,符号序列调制在一个载波上进行串行传输,每个符号的频率可以占有信道的全部可用带宽。OFDM是一种并行数据传输系统,采用频率上等间隔的N个子载波构成。它们分别调制一路独立的数据信息,调制之后N个子载波的信号相加同时发送。因此,每个符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在OFDM系统中,通过选择载波间隔,使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交特性,各子载波上的信号在频谱上互相重叠,而接收端利用载波之间的正交特性,可以无失真地恢复发送信息,从而提高系统的频谱利用率。图1给出了正交频分复用OFDM的基本原理。考虑一个周期内传送的符号序列(do,d1,…,dn-1)每个符号di是经过基带调制后复信号di=ai+jbi,串行符号序列的间隔为△t=l/fs,其中fs是系统的符号传输速率。串并转换之后,它们分别调制N个子载波(fo,f1,…,fn-1),这N个子载波频分复用整个信道带宽,相邻子载波之间的频率间隔为1/T,符号周期T从△t增加到N△t。合成的传输信号D(t)可以用其低通复包络D(t)表示。