低压电力线通信技术综述

背景噪声可按图2用白噪声源经过滤波生成，噪声整形滤波的传递函数Hmod(z)可描述为

其分子B(Z)表示的是移动平均(MA)部分，其分母A(Z)表示的是自回归(AR)部分，模型参数由噪声源的方差与滤波器系数组成。通过使用AR处理模型，即B(Z)=1，参数可以由用AR频谱分析仪测量的噪声信号确定。
(2)窄带干扰。
窄带噪声部分可通过如下N个独立的正弦函数叠加来描述

其中，每一个分量由它的频率fi、幅值Ai(t)和相位φi来描述，幅值Ai(t)在时间上既可以是常数，也可以是对AM广播信号更好近似的调制幅值；载波相位可以在区间[0，2π]上用随机数选择，并独立于时间。噪声既可在时域中合成，也可先在频域合成，再通过快速傅里叶反变换(IFFT)得到。

3 信道模型研究
通过对电力线信道特性的分析，可知建立一个精确数学模型来模拟低压电力线信道特征所存在的困难，但建立一个能反映信道基本特性的近似模型是可行和有必要的，这对于研究低压电力线通信的调制、编码、传输和解调具有重要意义，文献提出了一种简单的低压电力线通信信道模型，如图3所示。

通道滤波的频率响应h(f，t)随电气负荷的改变表现为时变性，衰减A(t)常常具有120 Hz的频率，当然也包括其他周期分量，其对噪声也有衰减作用，噪声衰减与信号衰减的相对比值为B。这些参数的确定有赖于对线路和负荷有关信息的了解。文献采用自顶向的方法，把电力线信道看作一个黑匣子，并用一个传递函数来描述它的传递特性，实际上是把图3中的A(t)并入至h(f，t)中。
考虑到低压配电网实质上是由无数个“T”形结构组合而成，文献中推导得出了低压电力线传递函数的多径信号传播模型

式中，j为路径号，也可表示信号经过不同路径到达的先后顺序，1为最短路径。第1项gj为路径j的权系数；第2项为衰减部分，其中，a0、a1、k为电力线的衰减参数，dj为路径j的长度；第3项为时延部分，vp为波在电力线上的传播速度，τj=dj／vp，τj表示路径j的时延。在500 kHz～20 MHz的频率范围内，通过对一个已知结构的示例网络和未知结构的实际网络进行测试，验证该模型能够反映低压电力线对信号传播的本质特性，在对未知结构实际系统的测量中，路径的长度dj可以由测得的路径时延τj求得。

4 调制／解调技术
4．1 跳频调制／解调技术
当前，低压电力线通信调制／解调技术一个值得注意的研究方向是把军事领域的无线跳频通信方法运用于电力线载波通信。跳频通信系统是载波受一个伪随机码控制，不断随机地跳变，可看成载波按照一定规律变化的多频频移键控系统，其核心内容为跳频序列的选择与设计、频率合成器的设计以及跳频同步的实现。在军事领域通过跳频是为达到通信保密的目的，而在电力线通信领域是通过跳频来避开受干扰严重的频段，从而提高通信可靠性。
最早进行应用创新的是M．Klaus，他研制了一种基于跳频原理的电力线载波扩频调制／解调器，该跳频装置的传输速率达到300 bit·s-1，跳频速率达到900跳／s，该装置基本处于低速慢跳频范畴，在通信速率上还有待改进。