寬帶載波與窄帶載波的對(duì)比

1、.電力線載波通信 (PLC)是一種使用電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)，即利用現(xiàn)有電網(wǎng)作為信號(hào)的傳輸介質(zhì)，使電網(wǎng)在傳輸電力的同時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。目前根據(jù)所用頻段的不同，低壓電力線載波通信一般分為 窄帶電力線載波通信 (10kHz500KHz) 和寬帶電力線載波通信 (2MHz20MHz) ，但由于低壓電力線信道的特殊性和復(fù)雜性，寬帶 /窄帶低壓電力線載波通信系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的效果對(duì)比出現(xiàn)比較模糊的狀態(tài)， 而對(duì)比一般主要集中在通信速率， 噪聲干擾和通信距離幾個(gè)方面。(1) 通信速率問題。 Shannon 定理指出，在高斯白噪聲干擾條件下，通信系統(tǒng)的極限傳輸速率 (或稱信道容量 )為：C B log (

2、 1S )2N要增加系統(tǒng)的信息傳輸速率， 則要求增加信道容量。 增加信道容量的方法可以通過增加傳輸信號(hào)帶寬 B，或增加信噪比 S/N 來實(shí)現(xiàn)。其中 B 與 C 成正比，而 C 與 S/N 呈對(duì)數(shù)關(guān)系，因此，增加 B 比增加 S/N 更有效。當(dāng) B 增加到一定程度后，信道容量 C 不可能無限的增加。信道容量 C 與信號(hào)帶寬 B 成正比，增加B，勢(shì)必會(huì)增加 C，但當(dāng) B 增加到一定程度后， C 增加緩慢。這是由于隨著 B 的增加，噪聲功率 N=n0B 也要增加，從而信噪比 S/N 要下降，最終影響到 C 的增加。lim Clim B log 2 (1S )lim B log 2 (1S )1.44

3、 lim B S1.44 SBBNBn0 BBn0 Bn0由此可見，在信號(hào)功率 S 和噪聲功率譜密度 n0 一定時(shí)，信道容量 C 是有限的，即極限傳輸速率 Rmax 是有限的。(2) 噪聲干擾問題。低壓電力線噪聲普遍存在低頻區(qū)域的噪聲幅度較高，而隨著頻率的升高，噪聲幅度有降低的趨勢(shì)， 但頻率繼續(xù)升高到中頻 400kHz 以后，降低的趨勢(shì)將變緩，即 100kHz 以下頻率區(qū)域噪聲幅度有時(shí)是 400kHz500kHz頻率區(qū)域噪聲幅度的 50100 倍，而 400kHz500kHz 頻率區(qū)域噪聲幅度相對(duì)于 2MHz20MHz 頻率區(qū)域噪聲幅度一般只有幾倍，甚至處于同一水平。同時(shí)由于各類型電力設(shè)備的工

4、作頻率覆蓋幾乎全載波通信頻帶 (10kHz20MHz) ，即窄帶 / 寬帶載波通信時(shí)均可能出現(xiàn)相同通信頻率的干擾噪聲， 導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用通信效果受影響。(3) 傳輸距離問題。目前窄帶電力線載波通信技術(shù)常用 FSK 技術(shù)進(jìn)行模擬信號(hào)調(diào)制，但也有窄帶電力線載波通信技術(shù)和寬帶電力線載波通信技術(shù)均使用了OFDM 技術(shù)進(jìn)行模擬信號(hào)調(diào)制。 FSK 技術(shù)在同一時(shí)刻時(shí)只有單一頻點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行傳輸，而 OFDM 技術(shù)在同一時(shí)刻時(shí)會(huì)有多頻點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行傳輸，但目前低壓電力集抄系統(tǒng)中集中器載波模塊 /電能表載波模塊 /采集器均有嚴(yán)格的功耗限制，即不管使用哪種載波通信技術(shù)， 其通信單元的功耗是有限制的， 則每次載波通信的總能量是

5、有限的， FSK 技術(shù)將發(fā)射功率集中到單點(diǎn)頻率上， OFDM 技術(shù)將發(fā)射功1 / 2.率分散到各頻率上， 在高噪聲環(huán)境下， 多頻點(diǎn)發(fā)送將降低了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的有效通訊距離。在實(shí)際應(yīng)用中，低壓電力線載波通信系統(tǒng)一般需容忍10mW 級(jí)噪聲干擾，噪聲功率譜密度 n010mW，接收點(diǎn)接收解調(diào)極限最小信號(hào)功率 S1mW（使用擴(kuò)頻 31 位通訊技術(shù)）。以每個(gè)分岔線桿衰減 6 倍計(jì)算，如果集中發(fā)射功率為單一頻譜 1.5W 發(fā)射功率最大可傳輸 4 個(gè)分岔線桿后功率降為 1mW，如果使用 6 頻點(diǎn) OFDM 傳輸，最終傳輸距離將變?yōu)?3 個(gè)分岔線桿。所以當(dāng)窄帶電力線載波通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)囊粋€(gè)位置， 寬帶電力線載波通信可能

6、需要一級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)， 即使寬帶電力線載波通信單次載波通信的時(shí)間更短， 但完成一次數(shù)據(jù)采集的時(shí)間可能是一樣的。同時(shí)，在 S 1mW 的情況下，當(dāng) B 增加到 10k 時(shí)， S/(n0B)0.01，極限公式已經(jīng)成立，增加帶寬對(duì)通訊速率已經(jīng)沒有較大影響。 且由于電力應(yīng)用中的采集對(duì)象電能表受串口通信速率的限制， 載波系統(tǒng)傳輸速率的不斷提升也無法提升整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的效率， 所以窄帶電力線載波通信在某些環(huán)境實(shí)現(xiàn)一定傳輸速率后，并結(jié)合系統(tǒng)調(diào)度機(jī)制的改進(jìn)， 最終系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)采集的效率與寬帶電力線載波通信系統(tǒng)接近。且窄帶電力線載波通信利用的頻段 (10kHz500KHz) 已被規(guī)劃為電力應(yīng)用，而寬帶電力線載波通信利用的頻段 (2MHz20MHz) ，普遍被分配給無線電定位、無線電導(dǎo)