行传输的正交调制子载波集合,其数学表示式如下设是组载波频率，各载波频率的关系为，式中，是单元码的持续时间，是发送频率，为第个子载波中心频率。作为载波的单元信号组定义为式中的物理意义对应于帧即在第时刻有路并行码同时发送。其频谱互交迭，是由系列在频率上等间隔的子载波构成,每个子载波被数字信号制，各载波上的信号功率形式都是相同的，都为型，它对应于时域的方波。满足正交条件，当以组取自有限集的复数表示的数字信号对调制时，则此即为信号，其中表示第帧信号,为子载波的数量,为簇信号点，为第帧信号流中的第个要传输的符号。在接收端，解调利用了子载波空间的正交性原理,因此,解调器由下列数学表示式实现,如果采用和实现系统发射调制和接收解调,则发射的复数信号表示为，接收的复数信号表示为，其中,为第个子载波信道的传输函数,为信道噪声。的优缺点技术能同时分开多个数字信号，而且在干扰的信号周围可以安全运行。正是由于具有了这种特殊的信号穿透能力，使得技术深受通信运营商以及手机生产商的喜爱和欢迎。技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化，通信路径传送数据的能力会随时间发生变化，能动态地与之相适应，并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通信。该技术可以自动地检测传输介质下哪个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信。技术主要有如下几个优点首先，抗衰落能力强。由于低压输电线上阻抗变化幅度较大，信号传输时会出现严重的衰落。自适应均衡是解决信道衰落的有效手段，但是当系统传输速率很高时实现快速均衡其复杂性和成本都难以接受。采用调制每个子信道的速率较低，实现均衡相对较为简单。通过打开和关闭些子信道的方式防止信道衰落。同时，技术抗窄带干扰性很强，因为这些干扰仅仅影响到很小部分的子信道。其次，频率利用率高。常用的并行传输系统采用频分复用调制方式,由于在实际应用中难以制作适当的滤波器,带宽利用率很少超过,限制了信道的传输容量。系统中，各子载波频谱在个码元周期上具有正交性。当码元由矩形脉冲组成时，每个子载波的频谱为型，其峰值所在处为其它子载波的零点。所有子载波信号叠加到起时，信号频谱接近于矩形频谱，因而其频谱利用率理论上可以达到信息论的极限。再者，适合高速数据传输。自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候，采用效率高的调制方式。当信道条件差的时候，采用抗干扰能力强的调制方式。再有，加载算法的采用，使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。因此，技术非常适合高速数据传输。此外，抗码间干扰能力强。基带信号输入的个调制符号经过点的后所得到的个信号就是所需的合成信号的个时域采样值，在经过变换后，就得到了信号波形。此信号乘以实际载波就可将信号搬移到所需的频道上。综上所诉技术作为种多载波调制技术，它允许将传输的数据转换成多个相互独立的子数据流进行传输，可以克服电力信道不均衡所产生的影响，实现资源灵活分配，从而在多媒体传输服务中提供有保障的服务和显著的容量，能更好地适用于电力线特殊的通信环境，在电力线上通信的效率和可靠性方面都有比较明显的优势。第五章监控系统的硬件设计监控系统的整体构成本系统硬件设计的关键是基于单片机的中央控制电路通信接口电路模拟信号采样电路及必要的控制电路。按照功能规划和设计要求,系统框架如图所示。图系统框架图单片机模块的设计微处理器采用,内含程序存储器和数据存储器,不需要进行存储器扩展,有利于提高系统的稳定性。内含有看门狗定时器,能满足无人职守条件下自恢复运行和监视系统运行状态的要求。电压范围宽,能在定程度上抵御电源的波动干扰,降低对电源的要求,有利于远程控制。基于的单片机模块电路如图所示。图单片机模块电路模块设计图载波通信模块的电路模块按电力部低压电力用户集中抄表系统技术条件标准进行设计和制造,以低压电力线作为信号数据传输的媒体,适用于供电局集中抄表系统﹑铁路信息监控系统﹑石化﹑税控﹑海轮﹑航标灯﹑路灯﹑智能监控﹑家庭智能化等系统,也适合于其它远程数据传输系统和远距离模拟数据遥测遥控应用领域。信号或数据用之间的载波频率进行调频,此高频信号通过低压电力线向远方传送,载波中心频率为。该模块电力载波抄表城市闹市区传送米,郊区电力线传送。信号或数据用之间的载波频率进行调频,此高频信号通过低压电力线向远方传送。基于载波通信模块的电路如图所示。其中端为信号输入端,直接在低压电力线上。为外接直流电源,可选用,电压调高,发送功率大,信号传送距离远为模块内部电路工作电源,在范围内能正常工作是数据接收端,信号是数据发送端,欲发向远端的信号或数据应从此端接入为控制端,高电平时为接收,低电平时为发送。模数转换模块设计本系统选用模数转换接口芯片。是公司新推出的位式转换器,能直接将传感器测量到的多路微小信号进行转换。还具有高分辨率宽动态范围自校准优良的抗噪声性能,以及低电压低功耗等特点,非常适合仪表测量工业控制等领域的应用。基于模数转换接口芯片的电路如图所示。图模数转换电路为适应工频的特点,提高对其的抗干扰能力,晶振频率选用芯片规定的,输出更新频率为。为上拉电阻。电力载波调制解调器芯片的选择目前电力载波通信有两种解决方案种是采用通用的来实现算法，种是使用专业的芯片来实现电力载波通信。但采用方案的开发周期长，成本大，实现难度较大而专业的芯片厂商提供的芯片开发周期短，成本低且无需考虑算法，实现简单，效果较好。国外已经有些厂商已经生产出较为成熟的通信专用芯片，但由于电力载波通信的国际标准还未统，因此不同厂家的芯片可能执行不同的电力载波通信标准，这就造成了各个厂家芯片不相互兼容，所以不同的芯片其通信速率可能不同，调制方式也可能有所不同。而我们要做的工作就是选择最适合于电力载波监控系统的电力载波通信芯片，表为各电力载波芯片生产商芯片信息。表电力载波芯片公司名称芯片芯片速率执行标准国家可得耦合电路的等效带通滤波器的传递函数为因为负载阻抗是变化的，所以该滤波器的带宽也是变化的。图为变化时该带通滤波器的组图。由图可见，电阻越大，带宽越宽。为了使耦合电路具有更好的线性度，应尽可能使比较大。在本文中，通过设计变压器的变比，将时变的电力线信道低输入阻抗变换到个比较高的水平。本章小结本章基于第四章所述的硬件平台，实现了基于单片机电力载波通讯芯片芯片耦合电路的网络，构建了个基于电力线通信的远程监控系统。第六章总结本文详细地分析了低压电力线载波通信的信道特性，阐述了低压电力线上的噪声对载波通信的影响构思出基于的电力线载波通信装置的总体方案并完成了设计的整体的实现，为载波通信模块的具体应用打下坚实的基础。论文在完成过程中，主要做了以下工作制作了单片机模块，电力载波芯片模块载波收发电路耦合电路等。经实验调试，电路工作正常本文通过对低压电力线的相关理论探讨及其验证分析，得出以下结论。采用低压电力线载波通信技术来传送数据信号，可以在很大程度上节约购买安装维护通信线路的费用，从而降低了整个系统的成本，具有广阔的应用前景。但由于低压电力线上的信号衰减和干扰特性很复杂，传输特性很不理想，需要运用些特殊的技术手段来解决强干扰带来的问题。通过选用适当的芯片及完善软硬件的设计，可以有效的增强载波通信系统抗干扰的能力，提高其可靠性。从实际系统的测试情况来看，本文设计的采用直接序列扩频通信技术的芯片来实现低压电力载波通信的方案是可行的，实验证明，电路模块工作稳定能够在定的距离内可以通过低压电力线进行半双工的数据通信。由于时间和能力有限，本课题虽然设计成功，但还需进步完善，仍需思考的问题。在系统的可靠性精度和通讯距离上还应做深入研究。首先，可考虑对电路进行优化设计，提高系统的接收和发射能力。适当地增大功放电路的工作电压或利用中继技术提高通信距离都是可以考虑的办法。在增大功放电路工作电压时要注意电路中元件的耐压值。若能针对不同低压电力网络的特性，完善具体的通信协议，采用中继技术，增强信道编码以及纠错控制能力等，电力线通信的可靠距离还会提高。其次，结合适当的数据分组重组分集接收等措施利用先进地调制解调技术等方法可以提高通信的可靠性。相关规约和标准的制定。为了保证在电力线上进行数据通信的可靠，般要求电力线载波传输信号控制在同变压器范围内，信号传输频率范围在，传输速率也不能过高，应小于，信号传输距离不大于。据国外媒体报道，当电力线数据通信使用的频带传输数据时，将会对该频段的短波无线电广播业余爱好者无线电台等产生影响。目前我国还没有建立这方面的标准，怎样限制这种干扰还需进步深入的研究。目前，技术在我国的应用还处在试验阶段，还未形成适合我国的成熟产品，还存在着缺陷和问题。产品的研发推广和应用设计以及电网安全电磁兼容技术体制准入标准等都存在着问题。此外，由于我国对电器上网的电磁兼容性控制得也不严格，因此我国电力网的衰减和干扰很严重，电力线的通信环境很恶劣。以上种种，对从事低压电力线通信技术研究的工作者来说，提出了更加严峻的挑战。参考文献汤效军电力线载波通信技术的发展及特点电力系统通信，舒辉低压电力线载波通信技术综述湘电培训与教学，陈伟，王志强，张文勇基的电力线载波电路设计微计算机信息，曾素琼，张学成基于与的低压电力线载波通信模块设计配