PLC相关资料介绍
PLC简介
PLC是电力线载波（Power Line Communication）的英文简写。电力线载波通信技术出现于二十世纪的二十年代初期，它以高压电力线（35kV以上的电压等级）、中压电力线（10kV电压等级）或低压配电线（380/220V）作为信息传输媒体，以载波方式将模拟或数字信号进行传输的通讯方式。它具有传输距离远、通道可靠性高、安全保密性好、投资少见效快、与电网建设同步等优点，早已成为电力系统应用最广泛的通信方式。它主要用于电网调度通信、复用远动、高频保护和远方跳闸信号等。然而,这种通信方式传输速率低、容量小，应用范围受到了很大的限制。
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窄带载波通信
窄带电力线通信技术是指在3KHz—500KHz频率范围的电力线载波通信应用，包括了由CENELEC（欧洲电子技术标准委员会）规定的CENELEC频带（3KHz—148.5KHz）、FCC（federal Communications Commission,美国联邦通讯委员会）规定的FCC频带（9KHz—14
0KHz）、ARIB（Association of Radio Industries and Business,日本无线电工业及商贸联合会）规定的ARIB频带（10 KHz—450KHz）以及我国（EPRI）规定的窄带频带（3 KHz—500KHz）。 CENELEC和CEN以及它们的联合机构CEN/ CENELEC是欧洲最主要的的标准制定机构。 CENELEC于1976年成立于比利时的布鲁塞尔，由两个早期的机构合并而成。它的宗旨是协调欧洲有关国家的标准机构所颁布的电工标准和消除贸易上的技术障碍。CENELEC的成员是欧洲共同体12个成员国和欧洲自由贸易区（EFTA）7个成员国的国家委员会。除冰岛和卢森堡外，其余17国均为国际电工委员会（IEC）的成员国。 CEN于1961年成立于法国巴黎。1971年起CEN迁至布鲁塞尔，后来与CENELEC一起办公。在业务范围上，CENELEC主管电工技术的全部领域，而CEN则管理其它领域。其成员国与CENELEC的相同。除卢森堡外，其它18国均为国际标准化组织（ISO）的成员国。
CENELEC窄带频带划分及其应用
CENELEC A 3KHz—95KHz | 保留给电力公共事业部 |
CENELEC B 95KHz—125KHz | 面向所有应用 |
CENELEC C 125KHz—140KHz | 具有强制CSMA/CA协议的家庭网络系统 |
CENELEC D 140KHz—148.5KHz | 军用和安全系统 |
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第一代窄带载波技术主要使用的是基于单载波和双载波技术，调制方式主要有PSK、FSK、S-FSK(扩展的频移键控调制)传输速度慢（最高只有几Kbps）、抗干扰能力差、频带利用率低。
第二代窄带载波（NB-PLC）技术普遍采用正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）的多载波调制。 OFDM的抗频率选择性衰落强、频谱利用率高、易于均衡，传输速率可以达到100kbps。
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PLC协议规范
PRIME规范、G3-PLC规范、ITU-T G.hnem规范以及IEEE标准化组织开发的P1901.2规范。PRIME规范和G3-PLC规范已经通过相关的测试，并在复杂的电力线抄表系统中实装，ITU-T G.hnem规范也在紧张的进行现场测试。
PRIME
PRIME通讯协议的参考模型如下图所示：
● 转换子层（CS）
特定于服务的融合子层(CS)交将数据信息分类并与适当的MAC层连接。这一层能够将各种数据信息与包含在MAC层中的sdu正确地执行映射。
● 介质访问控制层（MAC）
MAC层提供核心的MAC功能：系统访问、带宽分配、连接管理以及拓扑解析等。该层被定义为面向连接的主从结构，尽量充分利用低压电力线。
● 物理层（PHY）
物理层负责接收发送相邻节点的MAC层的协议数据单元（PDUs）。物理层主要是基于OFDM多路复用应用于CENELEC-A频段，原始数据率可以达到130 kbps。
G3
调制方式介绍
NB-PLC主要采用以下的调制方式：DPSK、BPSK（二进制差分相移键控）、QPSK、FSK、DBFSK、OFDM。
PSK调制
相移键控包括绝对相移键控(一般就称PSK)和相对相移键控(DPSK，又称差分相移键控)。解调时由于PSK信号是同频、相位不连续的恒定包络信号，不能用包络检测，只能用相干解调。相干解调需要本地载波与接受到的已调信号中的载波信号保持同步关系，由于PSK信号没有载波频率线谱，通常时从接收到的PSK信号通过倍频分频得到相干载波。由于分频电路是双稳态触发电路，其初始状态常常是不确定的，因而所恢复的相干载波初相也是随机的会出现“相位模糊”问题，而DPSK可以解决PSK的相位模糊问题。
三种基本数字调制方式还包括ASK和FSK。PSK信号功率与FSK相当，但其频带利用率较高。采用相同的接收方式，ASK、FSK、PSK的误码率依次减小。在带宽紧张、相对速率要求较高、外界噪声干扰较严重的情况下用这种方式比较适宜。下面就其PSK简单原理予以简要介绍：
PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和p相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如下图所示：
二进制相移键控（2PSK）
二进制相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息的，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制的“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为：
2PSK 典型的波形图
2PSK 的调制原理框图如图 2- 4 所示。与 2ASK 信号的产生方法相比较，只是对 s(t) 的要求不同，在 2PSK 中 s(t) 是双极性的基带信号。
2PSK 信号的解调通常采用相干解调法，解调器原理框图如图 2- 6 所示。在相干解调中，如何得到与接收的 2PSK 信号同频同相的相干载波是关键的问题。
2PSK 信号相干解调各个时间波形如图 2- 7 所示。
图中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。但是，由于2PSK信号的载波恢复过程中存在着1800的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”， “0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这个即为2PSK方式在实际中很少采用的原因。另外，在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波，致使在接收端无法辨认信号码元的起止
时刻。
二进制差分相移键控（DPSK）
为了解决上小节中PSK出现的问题，可以采用差分相移键控（DPSK）体制。DPSK是利用前后相邻码元的载波相对变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。假设Δφ为当前码元与前一码元的载波相位差，可定义一种数字信息与Δφ之间的关系为：
四叶草简笔画Δφ= （式2-4-1）
于是可以将一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系示例如下：
关于党的二进制数字信息 | | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
2DPSK 信号相位 | 0 | | 0 | 0 | | | | 0 | | |
或 | 1 | 0 | | | 0 | 0 | 0 | | 0 | 0 |
| | | | | | | | | | |
相应的2DPSK信号的典型波形如图2-8所示。数字信息与Δφ之间的关系也可以定义为：
Δφ=（式2-4-2）
2DPSK 信号调制过程波形图
此例可知，对于相同的基带数字信息序列，由于初始相位不同，2DPSK信号的相位可以不同。也就是说，2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。
为了更加直观的说明信号码元和相位的关系，采用矢量图来表示。按照（式2-4-1）的定义
关系，可以用如图2-9（a）所示的矢量图来表示，图中，虚线矢量位置称为基准相位。在绝对相移中，它是未调制载波的相位；在相对相移中，它是前一码元的载波相位当前相位的码元可能是0或者是π。但是按照这种定义，在某个长的码元序列中，信号波形的相位可仍然没有突跳点，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。这样，2DPSK虽然解决了载波相位的不确定性问题，但是码元的定时问题仍然没有解决。
为了解决次问题，我们可以采用如图2-9（b）所示的相移方式。这时，当前码元的相位相对于前一码元的相位改变±π/2。因此，在相邻的码元之间，必定有突跳点，在接收端检测此相位突跳就能确定每个码元的起止时刻，即可提供码元定时信息。根据ITU-T建议，图2-9（a）所示的相移方式称为A方式；图2-9（b）所示的方式称为B方式。由于后者的优点，被广泛采用。
2DPSK 信号的矢量图
2DPSK信号的产生方法可以通过观察图2-8得到一种启示：先对二进制数字基带信号进行差分编码，即把表示数字信息序列的绝对码变换成相对码（差分码），然户再根据相对码进行绝对调相，从而产生二进制差分相移键控信号。2DPSK信号调制器原理框图如图2-10所示。
2DPSK 信号调制器原理框图
2DPSK信号的解调方法之一是相干解调（极性比较法）加码反变换法。其解调原理是：对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再经过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调的过程中，由于载波相位模糊性的影响，使得解调出的相
对码也可能是“1”和“0”倒置，但是经过差分译码（码反变换）得到的绝对码不会发生任何的倒置现象，从而解决了载波相位模糊性带来的问题。2DPSK的相干解调器原理框图和各点波形如图2-11所示。
初中生发型2DPSK差分相干解调器原理框图和各点时间的波形
纪律作风方面
2DPSK信号的另一种解调方法是差分相干解调（相位比较法），其原理框图和解调过程各点的波形如图2-12所示，用这种方法解调时不需要专门的相干载波，只需要由收到的2DPSK信号延时一个码元间隔Ts，然后与2DPSK信号本身相乘。相乘器起着相位比较的作用，相乘结果反映了前后码元的相位差，经过低通滤波器后再进行抽样判决，即可恢复出原始的数字信息，故解调器中不需要码反变换器。
多进制相移键控（MPSK）
在2PSK信号的表示式中一个码元的载波初始相位θ可以等于0或π。将其推广到多进制时，θ可以取多个值。所以，一个MPSK信号码元可以表示为：
sk (t) = Acos(ω0t +θk ) k = 1, 2,……,M (式2-5-1)
式中：A为常数；θk为一组间隔均匀的受调制相位，其决定于基带码元的取值。所以它可以写为：
θk=与与 (k-1) k = 1, 2,……,M
旦的成语
通常，M取2的某次幂：什么是逻辑思维
M = 2k k=正整数 (式2-5-3)
对于多进制PSK信号，不能简单的采取一个相干载波进行相干解调。它需要用两个正交的相干载波进行解调。为了便于分析，不失一般性的，令式2-4-2中的A=1，然后将MPSK信号码元表示式展开写成：
sk(t)=Acos(ω0t +θk) =akcosω0t −bksinω0t(式2-5-4)
