1 存在的不足
1.1强噪声
脉冲噪声是电力线路上最大的噪声源,具有瞬时、高能和覆盖频率范围广的特点,对载波信号传输的影响非常大。电力线通信的脉冲噪声主要是变压器一次侧引人的噪声、各种电气设备噪声、无线电干扰噪声产生的综合效果,它覆盖整个通信频带,一般随频率的升高呈下降趋势。并且,电网中还存在与工频不同步的电动机(主要因电动机的转速随负载和电压变化)电刷产生的周期性噪声,以及由用电负荷的突然投切产生的持续时间短、幅度大的突发性噪声。
1.2强衰减
载波信号衰减量是指发送端发出的载波信号,经过电力线传输,到达接收点后,其信号幅值的变化量。一般用发送端信号幅值与接收端信号幅值的比值取对数,以dB表示。低压电力线是非均匀不平衡的传输线,存在反射、驻波等复杂现象,传输的距离越远,信号衰减越厉害。电力线路对载波信号造成高衰减,衰减可达60 dB以上。造成载波信号衰减主要有2种因素:一是线缆藕合电容和分布阻抗对通信信号的衰减作用,它限制了通信信号在无分支电力线路传输的最大距离,衰减作用随着长度的增加和频率的升高而加大;二是电网拓扑分支对信号的衰减作用,其特点是随分支的增多和拓扑关系的复杂性增加而衰减作用加大。
1.3失真性
电力线路信道对信号的影响可导致接收信号发生畸变,影响信号的接收质量。电力线路信道对信号的作用可分为线性作用和非线性作用2种。线性作用主要是电网的拓扑分支末端或分支节点对信号的反射延迟所导致的多路径问题,在频域上则表现为接收信号在频谱上的选择性衰落和非线性群组延时,在时域上表现为传输信号的符号间干扰。非线性作用是由电网和各种用电设备以及电力线路通信所使用的放大器、藕合线圈的非线性所共同引起的,一般来说信号带宽越大,发生信号畸变失真的可能性越大。
1.4时变性
电网的时变性主要是指在不同时段电网负荷的轻重程度不一样,相应地造成信号衰减程度和噪声强度不同。电力线是一个分布参数的网络,不同地点对数据信号的影响不一样。电力线路的负荷时刻都在变化,不同时间对数据信号的影响也就不同,这就造成发出的数据信号经过电力线路后,接收到的是严重变形、参差不齐的信号。
因此,以低压电力线路作为通信媒介,仅靠载波芯片本身的物理通信能力是无法达到理想的通信效果的。但随着现代通信技术的不断发展,针对电力线路信道实际应用中发现的问题,可引人不同的应对策略,使电力线路载波通信应用更好。
2 应对策略
2.1抗噪声策略
电力线路的噪声一直是电力线路通信所着力解决的问题。一般可使用扩频技术,但扩频调制在窄带噪声时有扩频增益,在噪声带宽比扩频后信号带宽还大的电力线信道环境下扩频调制作用并不明显。可考虑使用数字滤波器进行滤波处理。目前较先进的数字滤波器带宽为18.00 kb,带外抑制-50 dB,这样陡峭的通带特性对带外噪声有强烈的抑制作用,并且当载波频率改变时,相应的滤波系数也随之改变,抗干扰性能良好。
2.2抗衰减策略
针对电力线路信道对信号幅度的衰减作用不固定且具有时变性的特点,载波接收机必须具有足够的动态范围来处理各种情况。为应对高衰减,在载波接收机前端要将可调范围放大到100倍,同时具有20 dB的动态调整范围,接收能量为发送能量的1/10000,这种配置模式可抵抗一80 dB的信号衰减。载波接收机在处理信号帧测、同步数据、数据研判时不要将调制方式调制到幅度参数上,因为幅度信息最容易受到扰动。可利用变换后的频域信息,这样,可最大限度地避免电网衰减所带来的影响。
2.3抗失真策略
对于抗失真,目前一般采用BPSK(二进制相移键控)把模拟信号转换为数据值,将偏离相位的复数波重新组合实现信息键控移相,由于最单纯的键控移相方式抗噪声较强,但传送效率差,所以常使用4或8个相位相移键控。
2.4抗时变策略
对于电网的开关电源打开关闭所导致的时变性衰减,由于开关电源晶闸管导通会造成接收信号衰减,晶闸管截止后,接收信号恢复正常,开关衰减最强烈的时候,就是开关噪声产生的时候,因此只要通过监测电网噪声强度就可以判断开关电源的动作时间,避开动作时间也就规避了电力线路的时变性。