电力线载波通信系统的关键技术和算法分析

摘要：本文通过对物理层平台使用双核数字信号处理 芯片，完成高效的基
于

OFDM 技术的点对点通信。详细讨论了实际电力线通信系统中，采用多相序

列族的同步算法、含虚拟子载波的信噪比估计算法、限幅滤波峰均功率比算法的
优缺点，以及

LDPC 编码和卷积编码的适用范围，为宽带电力线通信技术的广

泛应用提供了有益的参考。
　　

0 引言

　　电力线载波通信

PLC（Power Line Communication） 是利用中低压电力网

络作为数字信息传输媒介的一种有线通信方式。近

10 年来，随着全球信息化进

程的加速发展，各种宽带接入技术在网络实现成本、技术先进性和接入的方便性
等方面不断的提高着自身的竞争优势。采用何种通信方式将附近的宽带网络设备
接入到用户终端，成为了宽带网络营运商不断探索和关注的问题，这也成为了
Internet 普及的瓶颈之一，此问题被称之为宽带网路接入的“最后一百米问
题

”.PLC 技术利用覆盖范围最为广泛的电力线网络资源，建设速度快、投资少、

无需布新线、室内无死角，用户通过室内遍布的每一个插座都可以高速上网，具
备了其它接入方式所不具备的优势，成为了国内外信息接入技术研究的热点。
　　近年来

PLC 技术发展十分迅速，尤其是新一代高速电力线通信的异军突起，

使得用户室内高速数据传输等需求可以通过电力线通信来实现。高速电力线通信
技术不仅仅涉及通信中的调制解调技术和编译码技术本身，还受到低压电网中
的电力线信道特性和电力线噪声甚至网络结构的影响。因此要实现高速、可靠的
宽带电力线通信，研究适合电力线信道特性的调制解调、编译码等通信技术有积
极的意义。而

OFDM 技术抵抗信道畸变的能力强，可以通过自适应调制来高效

利用信道提高信道利用率，且传输容量较大。本文利用高速数字信号处理器搭建
基于

OFDM 通信技术的硬件平台，并验证了 OFDM 通信中的关键技术，为宽

带电力线通信的应用提供了有益的参考。
　　

1 通信系统上线实验的关键技术和算法

　　为了得到宽带电力线通信系统实验平台在实际低压电网的性能，并验证对
比各种关键技术和算法的适用性，本文在典型的大学实验室环境下对各个环节
的算法进行了实测实验。
　　实验系统使用的

OFDM 基本参数如下：接收和发送端口处的采样频率为

FS=39MHz,OFDM 符号周期为 T,在 OFDM 中使用的 IFFT/FFT 计算点数为 N
（若为复数

OFDM 则 N 代表子载波个数），如果 N=1024,则

T=N/FS=1024/39MHz=26.25us.循环前缀 CP 长度 NCP=128,CP 的时间周期为
TCP=128/FS=3.28us.这样，一个完整的 OFDM 符号周期长度 TS 为 OFDM 符号
周期与

CP 时间周期之和 TS=T+TCP=29.53us.子载波间隔为有效符号周期的倒数

Δf=1/T=1/26.25us=38KHz,子载波数 NC=B/Δf=39MHz/38KHz1024.若每个子载波
映射均采用

BPSK 方式，则传输速率为 R=1024×1bit/26.25us=39Mbit/s.下面主要

讨论硬件系统实际运行中，

OFDM 宽带通信关键技术表现出的性能。

　　

1.1 同步技术实验