宽带载波与窄带载波的对比

1、.电力线载波通信 (PLC)是一种使用电力线进行数据传输的通信技术，即利用现有电网作为信号的传输介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。目前根据所用频段的不同，低压电力线载波通信一般分为 窄带电力线载波通信 (10kHz500KHz) 和宽带电力线载波通信 (2MHz20MHz) ，但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性，宽带 /窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态， 而对比一般主要集中在通信速率， 噪声干扰和通信距离几个方面。(1) 通信速率问题。 Shannon 定理指出，在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率 (或称信道容量 )为：C B log (

2、 1S )2N要增加系统的信息传输速率， 则要求增加信道容量。 增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽 B，或增加信噪比 S/N 来实现。其中 B 与 C 成正比，而 C 与 S/N 呈对数关系，因此，增加 B 比增加 S/N 更有效。当 B 增加到一定程度后，信道容量 C 不可能无限的增加。信道容量 C 与信号带宽 B 成正比，增加B，势必会增加 C，但当 B 增加到一定程度后， C 增加缓慢。这是由于随着 B 的增加，噪声功率 N=n0B 也要增加，从而信噪比 S/N 要下降，最终影响到 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由此可见，在信号功率 S 和噪声功率谱密度 n0 一定时，信道容量 C 是有限的，即极限传输速率 Rmax 是有限的。(2) 噪声干扰问题。低压电力线噪声普遍存在低频区域的噪声幅度较高，而随着频率的升高，噪声幅度有降低的趋势， 但频率继续升高到中频 400kHz 以后，降低的趋势将变缓，即 100kHz 以下频率区域噪声幅度有时是 400kHz500kHz频率区域噪声幅度的 50100 倍，而 400kHz500kHz 频率区域噪声幅度相对于 2MHz20MHz 频率区域噪声幅度一般只有几倍，甚至处于同一水平。同时由于各类型电力设备的工

4、作频率覆盖几乎全载波通信频带 (10kHz20MHz) ，即窄带 / 宽带载波通信时均可能出现相同通信频率的干扰噪声， 导致实际应用通信效果受影响。(3) 传输距离问题。目前窄带电力线载波通信技术常用 FSK 技术进行模拟信号调制，但也有窄带电力线载波通信技术和宽带电力线载波通信技术均使用了OFDM 技术进行模拟信号调制。 FSK 技术在同一时刻时只有单一频点信号进行传输，而 OFDM 技术在同一时刻时会有多频点信号进行传输，但目前低压电力集抄系统中集中器载波模块 /电能表载波模块 /采集器均有严格的功耗限制，即不管使用哪种载波通信技术， 其通信单元的功耗是有限制的， 则每次载波通信的总能量是

5、有限的， FSK 技术将发射功率集中到单点频率上， OFDM 技术将发射功1 / 2.率分散到各频率上， 在高噪声环境下， 多频点发送将降低了点对点的有效通讯距离。在实际应用中，低压电力线载波通信系统一般需容忍10mW 级噪声干扰，噪声功率谱密度 n010mW，接收点接收解调极限最小信号功率 S1mW（使用扩频 31 位通讯技术）。以每个分岔线杆衰减 6 倍计算，如果集中发射功率为单一频谱 1.5W 发射功率最大可传输 4 个分岔线杆后功率降为 1mW，如果使用 6 频点 OFDM 传输，最终传输距离将变为 3 个分岔线杆。所以当窄带电力线载波通信点对点传输的一个位置， 宽带电力线载波通信可能

6、需要一级转发， 即使宽带电力线载波通信单次载波通信的时间更短， 但完成一次数据采集的时间可能是一样的。同时，在 S 1mW 的情况下，当 B 增加到 10k 时， S/(n0B)0.01，极限公式已经成立，增加带宽对通讯速率已经没有较大影响。 且由于电力应用中的采集对象电能表受串口通信速率的限制， 载波系统传输速率的不断提升也无法提升整个数据采集系统的效率， 所以窄带电力线载波通信在某些环境实现一定传输速率后，并结合系统调度机制的改进， 最终系统级数据采集的效率与宽带电力线载波通信系统接近。且窄带电力线载波通信利用的频段 (10kHz500KHz) 已被规划为电力应用，而宽带电力线载波通信利用的频段 (2MHz20MHz) ，普遍被分配给无线电定位、无线电导