作者：华北电力大学 邢志民 侯思祖

    引 言

    随着社会的进步和技术的发展，多媒体业务不断增长，人们对网络带宽的要求也随之增长。通信网正向着ip化、宽带化方向发展。通信网由传输网、交换网和接入网三部分组成。目前，我国传输网已经基本实现数字化和光纤化；交换网也实现了程控化和数字化；而接入网仍然是通过双绞线与局端相连，只能达到56 kb／s的传输速率，不能满足人们对多媒体信息的迫切需求。对接入网进行大规模改造，以升级到fttc(光纤到路边)甚至ftth(光纤到户)，需要高昂的成本，短期内难以实现。xdsl技术实现了电话线上数据的高速传输，但是大多数家庭电话线路不多，限制了可连接上网的电脑数，而且在各房间铺设传输电缆极为不便。最为经济有效而且方便的基础设备就是电源线，把电源线作为传输介质，在家庭内部不必进行新的线路施工，成本低。电力线作为通信信道，几乎不需要维护或维护量极小，而且可以灵活地实现即插即用。此外，由于不必交电话费，月租费便宜。

    电力线高速数据传输使电力线做为通信媒介已成为可能。铺设有电力线的地方，通过电力线路传输各种互联网的数据，就可以实现数据通信，连成局域网或接入互联网。通过电源线路传输各种互联网数据，可以大大推进互联网的普及。此项技术还可以使家用电脑及电器结合为可以互相沟通的网络，形成新型的智能化家电网，用户在任何地方通过internet实现家用电器的监控和管理；可以直接实现电力抄表及电网自动化中遥信、遥测、遥控、遥调的各项功能，而不必另外铺设通信信道。因此，研究电力线通信是十分必要的。

    1 ofdm基本原理

    正交频分复用ofdm(orthogonal frequency division multiplexing)是一种正交多载波调制mcm方式。在传统的数字通信系统中，符号序列调制在一个载波上进行串行传输，每个符号的频率可以占有信道的全部可用带宽。ofdm是一种并行数据传输系统，采用频率上等间隔的n个子载波构成。它们分别调制一路独立的数据信息，调制之后n个子载波的信号相加同时发送。因此，每个符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在ofdm系统中，通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上互相重叠，而接收端利用载波之间的正交特性，可以无失真地恢复发送信息，从而提高系统的频谱利用率。图1给出了正交频分复用ofdm的基本原理。考虑一个周期内传送的符号序列(do，d1，…，dn-1)每个符号di是经过基带调制后复信号di=ai+jbi，串行符号序列的间隔为△t=l／fs，其中fs是系统的符号传输速率。串并转换之后，它们分别调制n个子载波(fo，f1，…，fn-1)，这n个子载波频分复用整个信道带宽，相邻子载波之间的频率间隔为1／t，符号周期t从△t增加到n△t。合成的传输信号d(t)可以用其低通复包络d(t)表示。

    其中ωi=-2π·△f·i，△f=1／t=1／n△t。在符号周期[o，t]内，传输的信号为d(t)=re{d(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤t。

    若以符号传输速率fs为采样速率对d(t)进行采样，在一个周期之内，共有n个采样值。令t=m△t，采样序列d(m)可以用符号序列(do，d1，…，dn-1)的离散付氏逆变换表示。即

    因此，ofdm系统的调制和解调过程等效于离散付氏逆变换和离散付氏变换处理。其核心技术是离散付氏变换，若采用数字信号处理(dsp)技术和fft快速算法，无需束状滤波器组，实现比较简单。

    2 电力线数传设备硬件构成

    电力线数据传输设备的硬件框图如图2所示。

    2. 1 数字信号处理单元tms320vc5402

    用数字信号处理的手段实现modem需要极高的运算能力和极高的运算速度，在高速dsp出现之前，数字信号处理只能采用普通的微处理器。由于速度的限制，所实现的modem最高速度一般在2400b／s。自20世纪70年代末，intel公司推出第一代dsp芯片intel 2920以来，近20年来涌现出一大批高速dsp芯片，从而使话带高速dsp mcodem的实现成为可能。

    tms320系列性价比高，国内现有开发手段齐全，自ti公司20世纪80年代初第一代产品tms32010问世以来