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电力线智能家居设计及应用

  基于电力线通信技术的智能家居网络系统,利用电力线通信技术通过电源插座完成家庭联网,并为家庭网络提供互联网接入和多媒体音视频业务,通过家庭服务器对接入家庭网络的信息家电、 安全系统实行监控和管理。

  一、电力线通信技术概述

  电力线通信技术(PLC)是把载有信息的高频加载于电流,用电力线传输,通过调制解调器将高频信号从电流中分离出来,传送到计算机或其他信息家电, 以实现信息传递的一种通信方式。目前 PLC 技术已经形成宽带接入型与家庭网络型两种发展模式,家庭网络型是指通过电力线在用户家中组建高速 LAN。这种模式的 PLC只提供家庭内部联网,即通过家庭的内部的普通电力线,进行组网连接家庭内部局域网。电力线通信技术有以下优点:信息家电可以通过电力线进行通信,无 需另外布线,利用电源线实现智能家居网络成本较低;电力网是覆盖范围最广的网络,PLC技术可以轻松地渗透到每个家庭,其应用范围广泛;网络的接入点是电 源插座,电源插座随处可见,数目较多且接插方便;不需要拨号,接入电源插座即接入网络;电力线载波通信较容易实现自动抄表、 家居监控等功能。利用电力线载波通信技术实现智能家居网络最方便。

  二、电力线智能家居网络的关键问题

 

  2. 1 载波技术

    1) 正交频分多路复用技术。低压电力线载波信道的传输特性的特点是具有时变性,衰减较大,而且各种干扰噪声复杂。为提高电力线网络的传输质量,电力线通信大都 采用正交频分多路复用技术(OFDM)进行调制。即将串行数据转化为 N 个并行数据分配给 N 个不同的正交子载波,实现并行数据传输。这样既可得到很高的数据传送速率,又能够有效地抑制码间干扰。应用 OFDM 技术于电力线通信中具有明显的优越性。OFDM 频带不仅利用率高,而且抗干扰性强,可以克服电力线上固有的高噪声、 多径效应和频率衰减等现象, 有效利用现有低压电力线实现高速数字通信。

     2) 扩展频谱调制技术。这一技术的抗干扰和抗多径效应也较强。因此,也有一些厂家采用这种技术开发电力通信产品。扩展频谱调制技术在相对较宽的频带上扩展了信 号频谱,降低了信号的功率谱密度,降低了电磁辐射,削弱了对其他通信系统的干扰。而且接收端通过窄带滤波技术提取有用信号,信号的信噪比很高,抗干扰性增 强。另外,扩频通信可以实现码分多址。对于 1 Mbp s 左右的系统,应用扩频技术就可以完全满足传输容量的要求,且其设备简单,扩频调制方式较为经济。当传输速率要求在 10 Mbp s 及以上时,扩频技术实现起来较困难。在 10 Mbp s 及以上传输速率宜采用 OFDM 调制技术。

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