窄帶電力通信引入OFDM技術(shù)實現(xiàn)高速率
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當(dāng)前，電力線通信應(yīng)用范圍從高速寬帶因特網(wǎng)連接到窄帶控制應(yīng)用和低帶寬數(shù)據(jù)收集，在這些應(yīng)用中，低成本和高可靠性是主要的設(shè)計限制。在室內(nèi)環(huán)境中，窄帶電力線通信使家庭和樓宇中的供暖、空調(diào)、照明、房間設(shè)計方案編程和安全系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化。在室外，窄帶電力線網(wǎng)絡(luò)允許控制街道照明或遠(yuǎn)程收集功率表中的數(shù)據(jù)，進(jìn)而簡單流程節(jié)省大量的能源。
OFDM VS FSK
電力線通信調(diào)制解調(diào)器技術(shù)面臨多個挑戰(zhàn)，其中包括電力線固有的噪聲、各種不同的電力線通信調(diào)制解調(diào)器協(xié)議和不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，所有這些挑戰(zhàn)都要求系統(tǒng)設(shè)計具有靈活性。
但是，廣泛遍布的交流電力線對環(huán)境很敏感，是一種最困難的有線通信媒介。眾多不可預(yù)知的干擾、衰減和失真，包括寬范圍的阻抗變化、高衰減電平、多路徑時延傳播等等。10kHz至500kHz的低頻區(qū)域最容易受串?dāng)_、背景噪聲、脈沖噪聲和群延遲等的影響。要在如此惡劣的條件下可靠、準(zhǔn)確、低時延地傳輸高速寬帶數(shù)據(jù)信號，必須找到一種能克服各種障礙的綜合技術(shù)。很多公司嘗試了多種不同的調(diào)制技術(shù)，如：擴(kuò)展頻譜以及其它窄帶方法。但是沒有一個方案能夠達(dá)到目前應(yīng)用所需的長距離、高速可靠的數(shù)據(jù)通信要求。
實現(xiàn)PLC技術(shù)突破的基本技術(shù)是在物理層采用OFDM，即“正交頻分復(fù)用”技術(shù)；以及在MAC層采用CSMA/CA，即“帶碰撞檢測的載波監(jiān)聽多路訪問”技術(shù)。
正交頻分復(fù)用 (OFDM)調(diào)制技術(shù)可以高效利用帶寬，因此可采用更先進(jìn)的通道編碼技術(shù)。能夠在窄帶干擾、脈沖噪聲和頻率選擇性衰減的情況下提供非常可靠的通信。圖1顯示了 OFDM要比窄帶數(shù)據(jù)通信性能優(yōu)異的原因。對于 OFDM (圖1a)，10kHz至95kHz之間采用八個載頻，可有效利用 85kHz通道帶寬。相比之下，窄帶方案 (圖1b)在相同帶寬僅可采用兩個載頻送數(shù)據(jù)。兩種情況都發(fā)送 4位數(shù)據(jù)位和 4位糾錯位。圖1a中， OFDM可采用單個字符發(fā)送全部8位數(shù)據(jù)。圖1b中，窄帶發(fā)送同樣數(shù)據(jù)需要四個字符。由于OFDM的頻譜利用率更高，因此可以使用相同通道發(fā)送更多數(shù)據(jù)，實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。
先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以保證高度安全的可靠通信網(wǎng)絡(luò)。具體來說，用CSMA/CA方法控制多節(jié)點分布網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流，自動重復(fù)請求(ARQ)功能保證可靠的數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收。還可以集成快速DES加密/解密協(xié)處理器，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性。
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