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电力L~2C~2的研究

侯威  
【摘要】: 最近电力线通信受到人们的普遍关注,电力L~2C~2(Low-voltage Line CarrierCommunication),即低压电力线载波通信,利用电力线网络作为高速数据的传输媒介,向用户提供互联网接入等服务,能够创造出巨大的经济效益和社会效益。利用该技术,不仅可以组成小区配电变压器供电范围内的宽带接入网,而且可以利用遍布家庭各个房间的电源插座组成家庭局域网,作为其他宽带接入方式的延伸和补充。由于高速电力线通信利用原有的电力线,不需重新布线,并且220V低压电力用户比有线电视、电话用户普遍得多,电力线高速通信技术拥有其他宽带接入技术无法比拟的巨大潜在用户群。 本文首先论述了低压电力线载波通信的基本概况,包括其在未来通信领域的发展与应用和在相关技术与研究领域的独特性,以及实现低压电力线载波通信的主要技术难题,存在的主要问题和解决方案。然后概述了其在国内外的研究现状。接着本文研究了低压电力线作为传输媒介的通信信道特性,包括输入阻抗的变化特性、信号的衰减特性与噪声干扰特性等。 由于低压电力线是用于传输电力而不是用于数据通信的,所以它本身并非十分理想的通信信道。要想在低压电力线上可靠地传输高速数据信号,除了需要详细地分析低压电力线信道的传输特性外,还需在此基础上为低压电力线通信选择适当的调制技术。在低压电力线载波通信中,最为突出的技术就是扩频通信和正交频分复用OFDM(Orhogonal Frequency Division Multiplexing)技术。这两种技术都具有很强的抗干扰,抗多径效应的能力,能很好地适用于电力线特殊的通信环境。本文对扩频通信和OFDM两种调制技术分别进行了系统的阐述并通过比较分析得出OFDM技术更适合于低压电力线载波通信。 在进行了相关的理论研究之后,本文基于Intellon公司的单片电力线调制解调芯片INT5200和以太网控制器KS8721LS对整个低压电力线载波通信系统的总体方案及其各功能模块的具体实现进行了设计,用以实现以太网与低压电力线之间的桥接以及高频通信信号在低压电力线上的传输。本文完成了高速电力线载波通信的主要硬件电路的相关设计和基于MATLAB的OFDM调制技术的仿真工作。通过本文的分析和设计证明,采用ODFM技术,在低压电力线上进行高速的载波通信是具有可行性的,并具有很广阔的应用前景和现实意义。


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