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1、摘要利用遍布城乡的电力线作为通信介质，在其上构筑高速数据通道，为用户提供高速互联网访问、视频点播、IP电话等服务，从而形成包括电力在内的“四网合一”，创造出巨大的经济和社会效益的高速电力线通信技术正日益引起人们的关注。本文首先介绍了该技术的国内外现状及发展趋势，分析了低压电网数据通信技术的发展趋势，讨论了我国有关研究所面临的机遇与挑战。然后分析了配电网电力线通信信道存在的高噪声，变化的低阻抗，高衰减等一般性问题，阐述了电力线扩频载波通信的基本原理及其抗时变衰减，抗随机干扰的优越性;从应用角度总结了配电网电力线扩频载波通信技术的国内外现状以及在配电网自动化，楼宇自动化以及公共通信领域的典型应用。
2、 在低压电力线上实现高速数据传输有着广阔的应用前景和经济价值，但是由于电力线信道存在着不可预期的高噪声，多径效应和信道衰落，严重制约了高速数据的传输，OFDM(正交频分复用)是近几年来兴起的在无线信道上实现高速数据传输的新技术。文中介绍了OFDM的基本原理和实现方法，阐述了OFDM调制技术抗御这些干扰的原因和能力。最后介绍了在低压电力线上实现数据传输的调制解调芯片SSC P300/SSC P111,包括其功能特点，工作原理及两种典型应用电路。关键词：低压配电网 电力线通信 宽带接入 扩频通信AbstractPower Line Communication technology is catch
3、ing our attention greatly now, which uses the power line as a communication media to create a high speed data channel and supply services such as high speed Internet access, VOD and VO IP, so as to get “four network union” and create great economic and social profit. Using the technology, we can get
4、 a broad band access within rang of a distribution transformer as well as a home LAN through outlet of every house. The developing state and trend of the technology are introduced in this paper，analyses the development of the data communication on low-voltage power system, discusses the challenges a
5、nd the opportunities that domestic researchers face, based on the analysis of the transmission characteristics of high noise level, varying impedance and high damping of the medium and low voltage distribution lines, the fundamentals of the spread spectrum carrier power line communication and its su
6、bstantial potential in anti-interference and anti-fading are described. the development of the distribution line communication and its applications in distribution automation, automation of the high-rise buildings and some other public communication areas are also reviewed and a conclusion is reache
7、d that the high rata communication via distribution line is an active direction. High-speed data communication over low-voltage power lines is an active field with broad application perspective and economic benefits in the world, but due to the unpredictable high noise, multi-path effect and attenua
8、tion, power line channel is difficult for transmitting high-speed streams. Orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) is an emerging technology for wireless high-speed communication in recent years. this paper implementing method of OFDM and the characteristics of power line channel. It also d
9、escribes the reason and ability of OFDM to resist the interference , it can conclude that OFDM also fits with power line channel.An integrated circuit SSC P300/SSC P111 is introduced which can implement data transmission in the low voltage distribution network, including its function, operation proc
10、ess and two application circuits.Key words：Low voltage distribution network Power line communication Broadband access Spread spectrum communication目录第一章 PLC简介1第一节 PLC概论1第二节 宽带PLC2第二章 国外PLC技术的发展和现状3第一节 国外PLC技术的发展3第二节 相关国际组织4第三章 我国PLC技术的现状6第四章 PLC技术的应用模式7第一节 户内联网模式7第二节 户外接入模式7第三节 典型PLC应用系统8第五章 PLC的关键技
11、术和接入原理9第一节 低压电力线载波信道特性分析9第二节 PLC的主要技术及原理10一 PLC的技术原理10二 PLC技术要素12三 PLC数据信号传输技术13第六章 PLC 调制解调器20第一节 现有几种电力线载波芯片20第二节 电力线（PL）载波通信芯片组SSC P300/SSC P111及其应用22第三节 基于扩频载波技术的线缆调制解调器26一 电力线数据通信接口单元26二 扩频电力线调制解调接口单元27第七章 PLC试验系统通信方案28第一节 低压电力线扩频载波通信方案 （SSC通信方案）28第二节 一种基于电力线的家庭以太网络实现方法32第八章 PLC的技术优势、问题与应用38第一节
12、 PLC与其它接入方式的比较38第二节 PLC的优点40第三节 PLC的应用40结束语41致谢42参考文献43附录44The beautiful dream strike a bargain44of electric wire internet access is true44电线上网美梦成真56 电力线（PLC）通信第一章 PLC简介 第一节 PLC概论PLC是电力线通信技术(Power Line Communication Technology)的简称，是指从配电变压器(10千伏/380伏)低压侧至居民用户室内电源插座220伏电力线上实现高速数据和话音通信的技术。电力线通信并不是新技术，已
13、经有几十年的发展历史,在中高压输电网(35千伏以上)利用电力线作为通信介质进行数据和语音的传输已经有几十年历史。近年来，随着Internet技术的发展，登录上网的人数成倍增长，采用何种通信方式使用户终端连拉到最近的宽带网络设备，成为困扰人们的难点之一，也是Internet普及的瓶颈之一，被业内人士称为宽带网络接入的“最后一百米”问题。而配电网是目前覆盖范围最广的网，因此利用低压配电网进行高速数据的传输被业内人士认为是提供“最后一百米”解决方案最具竞争力的技术之一。因此，在需求的推动下，PLC再次成为人们关注的重点。现在人们所谈的PLC技术就是指在220伏/380伏的低压配电网上实现高速率数据、
14、语音传输的技术。在低压(220V)领域，PLC技术首先用于负荷控制、远程抄表和家居自动化，其传输速率一般为1200bps或更低，称为低速PLC。近几年国内外开展的利用低压电力线传输速率在1Mbps以上的电力线通信技术称之为高速PLC。高速plc是目前发展前景十分看好的宽带接入技术，是利用配电网低压线路传输高速数据、话音、图像等多媒体业务信号的一种通信方式。 第二节 宽带PLC 是利用电力线实现信息通信的各种技术的统称，它包含了传统的输电网电力线载波(Power Line Carrier)、中压及低压配电网载波(Distribution Line Carrier)以及中压和低压线路上的宽带通信(
15、Power Line Telecom)。从所使用的电磁波频率范围来分，分为低频(或窄带)电力线通信(LFPLC或NBPLC)和高频(或宽带)电力线通信(HFPLC或BBPLC)。 窄带PLC已经有比较完整的标准，例如在频率方面，美国规定使用50450kHz，欧洲规定使用3148.5kHz，其中395kHz用于接入通信，95140 kHz用于室内通信。宽带PLC(美国和欧盟称之为PLT)是最近几年开始出现的技术，使用频率范围大致为130 MHz，主要应用包括：因特网高速接入、电话、VOD、视频监视、室内计算机联网、高速接入共享等。 在欧洲ETSI标准中，规定了统一的命名方法，按照使用场合不同，分
16、为四类，统一标记为：PLT-x，其中，x=H(高压)，M(中压)，L(低压)，P(室内)。到目前为止，宽带PLC主要用在三种场合，室内联网(PLT-P)、低压接入(PLT-L)和中压传输(PLT-M)。 (1) PLT-P(室内联网或家庭局域网) 利用室内电源线，实现家庭内部多台计算机联网及智能家用电器控制，并采用家庭网关通过光纤、ADsL、PLT-L、HomePNA、Cable Modem或无线等手段接人因特网。主要用于北美低密度大住宅内。 (2)PLT-L(低压接人) (3)PLT-M(中压传输) 光纤接入点下来后，经过中压传输设备和中压耦合装置，利用中压配电线路，传送至一个或多个配电变压
17、器所在地，经过中压耦合装置取出后送入中压传输设备，形成端到端高速数字连接。 在中国，PLT-M尚未试验，PLT-P没有实际应用，主要是PLT-L类的应用。第二章 国外PLC技术的发展和现状第一节 国外PLC技术的发展英国NORWEB通信公司在1990年就开始研究此项技术，1996年9月在CIGRE大会期间向各国代表展示了技术原理和演示产品，提供了在曼切斯特进行20户小范围试验的录像资料，传输速率达到1Mbps ，但仅进行了小规模现场试验，未能得到推广；1998年，美国lntelogis公司推出了passPort商业化PLC产品，用于户内联网，最高速率为350KBPS。由于技术不成熟，亦未能大规
18、模商用，以使PLC技术在研究和改进中发展。到2001年初，PLC专用芯片制造技术的进展明显加速，美国LNTELLON公司用于户内联网的14MBPS芯片达到实用水平；欧洲西班牙DS2公司的芯片速率也达到45MBPS；随之，许多国家的研究机构开展了PLC技术的研究和开发，如美国的INTELLON、INARI(INTELOGIS)、ITRAN等公司，韩国的XELINE公司，欧洲的ASCOM、POLYTRAX等公司，PLC芯片的传输速率从1MBPS发展到2MBPS、14MBPS、45MBPS。 瑞士ASCOM公司1998年开始进入PLC技术研究领域，1999年在德国RWE公司实验取得成功，2000年与
19、欧洲、东南亚以及拉丁美洲的20个大型企业或电信运行商联合建设了实验系统，试验的用户数超过2000个，并全部取得了成功。 德国RWE电力线通信公司（RWE Powerline GmbH）从1997年开始与瑞士ASCOM公司合作开发PLC产品，1999年汉诺威展览会上展出了样机，2000年5月开始进行200户的现场试验。2000年11月起在德国埃森RWE Plug公司总部大厅开放PLC演示样板间。2001春季推出了RWE PowerNet（PLC上网）、RWE PowerSchool（PLC学校联网）和RWE eHome（智能家庭自动化）三项业务及相应产品。自2001年7月1日起正式开始商用化，致
20、力于德国电力线接入市场的运营、数字化家居的建设以及电力线数字学校的建设和运营。RWE电力线宽带接入产品在德国的Essen(埃森)安装了1500户。从而使RWE公司成为世界上首家宣布实现PLC接入系统商业化运营的企业，同时德国也是迄今为止世界上唯一允许PLC进入商业化运行的国家，并颁布了有关法律（NB30）。RWE公司的PLC接入系统提供的数据服务是上行、下行对称的，最大为2Mbps，为多用户共享带宽；德国电信的ADSL提供的是不对称服务，下行为768Kbps, 上行为128 Kbps，为每个用户专用带宽。从最高接入速率上看，RWE的PLC系统下行接入速率比ADSL快3倍，上行速率快15倍。和I
21、SDN相比，PLC的接入速率快70倍。2002年RWE计划推出IP电话业务，并深入研究开展视频会议、视频点播、网上电视、网上广播等业务。 韩国Xeline公司成立于1999年5月，它的前身是韩国Keyin Telecom公司。主要业务是开发、制造、销售基于PLC的产品和网络解决方案。在2001年3月在德国汉诺威举办的CeBIT 2001展览会上，推出PLC产品解决最后一公里接入、家庭网络应用解决方案。在韩国汉城建立了与互联网相连接的示范点，实现了同步互联网接入的家庭联网、文件共享和MP3音乐播送。目前，该公司除在汉城外，还在德国、日本、美国、中国等地建设了PLC试验点，产品传输速率从1Mbps
22、到32Mbps。网接入的家庭联网、文件共享和MP3音乐播送。目前，该公司除在汉城外，还在德国、日本、美国、中国等地建设了PLC试验点，产品传输速率从1Mbps到32Mbps。第二节 相关国际组织电力线高速通信的国际组织主要有家庭插电联盟HPA(HomePlug Powerline Alliance)、电力线通信论坛PLC Forum、PALAS (Powerline as an Alternative Local Access)、以及日本的ECHONET。由思科、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司组成的家庭插电联盟成立于2000年4月，致力于创造共同的家用电力线网络通信技术标准。目前HPA现
23、已发展成为由90家公司组成的企业集团，并选用美国Intellon公司的技术作为统一技术标准的原型。2001年6月，HPA发布了其标准的第1个版本Home-Plug Specfication1.0，将数据传输速率定为14Mbps，采用OFDM调制解调技术，MAC层协议为CSMA/CA。该标准定位于家庭内部网络应用，对户外高速电力线接入较少涉及。PLC Forum于2000年3月23日在瑞士成立。它的72个成员来自三大洲的18个国家，包括著名的Alcatel Microelectronics、Ascom Management AG、CISCO Communications、Enikia、Norte
24、l Networks、Polytrax Information Technology AG等公司，PLC Forum的目标是使用PLC为大众提供端到端的宽带服务。当前国际上高速PLC厂商和产品状况:公司产品速率 产品应用范围类别ASCOM4.5Mbps1.5Mbps在德国有商业化运营网络在北京有试验网络家庭网络Internet系统厂商DS245Mbps上下行速率18Mbps/27Mbps不同衡，在北京和沈阳有试验网络家庭网络Internet芯片厂商Inari2Mbps被法国EasyPlug收购家庭网络Internet芯片厂商Intellon14MbpsHomePlug Specificatio
25、n1.0的技术原型，在北京和沈阳有实验网络家庭网络芯片厂商ITRAN2.5MbpsITM1芯片，使用扩频技术，Microsoft宣布对其股权投资家庭网络Internet芯片厂商M2.5Mbps采用ITRAN公司芯片，在的国有商业化网络运行家庭网络Internet系统厂商Nor.Web1MbpsDPL1000系列，率先在高速PLC领域取得突破的业节先驱，以停止研发Internet系统厂商Siemens1.2Mbps已停止研发家庭网络Internet系统厂商Xeline14Mbps在北京有实验网络家庭网络Internet系统厂商第三章 我国PLC技术的现状我国研究PLC技术起步较晚，但发展速度较快
26、。中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术，主要考虑PLC技术用于低压抄表系统，传输速率较低。1998年开发出样机，并通过了试验室功能测试，1999年在现场进行试运行，获得了产品登记许可。1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作。主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试，并对测试结果进行了数据处理和分析，基本取得了我国低压配电网传输特性和参数，为进行深入研究和系统开发提供依据。2000年开始引进国外的PLC芯片，研制了2Mbps的样机，2001年下半年进行了小规模现场试验，实验效果良好。 深圳国电科技有限公司是国家电力公司直属企业，2000年初就开始 研制户内PLC产品，目前，
27、采用美国Intellon公司的14Mbps芯片研制的用于户内联网的PLC产品也在小范围试验。下一步准备采用DS2公司的45Mbps芯片，研制传输速率达到20Mbps的户内PLC联网设备。 福建省电力公司科技部2000年初立项，研究利用PLC技术控制家用电器的科技项目，2001年取得了一定进展，采用传输速率为10Kbps的PLC模块，可控制家用热水器、DVD等家电的开启。目前，采用美国Intellon公司14Mbps芯片，正在研发传输速率达到10Mbps的PLC户内家电控制产品。 国电通信中心为落实国电公司领导对PLC技术的研发应用进行统一组织、统一管理的要求，在国电公司科技部的支持下，加快了P
28、LC技术应用的推进速度，于2001年9月在国家电力公司宿舍区建立了PLC实验室，组织国内外PLC厂商的产品，分别进行测试试验。首先采用韩国Xeline公司研制开发的32Mbps芯片的PLC组网设备，在北京居民小区进行Internet的接入试验，在高层建筑（16层23层）的14户居民家中安装了PLC调制解调器，每户居民均实现了通过电力线上Internet网，试验网络运行稳定，家电的使用对上网基本没有影响，上网静态画面稳定，动态画面流畅，网页登陆速度快，上网桌面速率达到2Mpbs，用户反映良好，目前，试验正在逐步扩大用户数量。 第四章 PLC技术的应用模式第一节 户内联网模式纵观国内外PLC技术的
29、应用，主要分为两种模式:一种是以美国为代表的户内联网模式。利用室内电源线，实现家庭内部多台计算机联网及智能家用电器联网，户外访问使用其它传统的通信方式，这是因为美国ADSL(利用电话双绞线传输高速数据，是一种不平衡传输方式，下行速率可达8Mbps以上，上行速率可超过2Mbps)、Cable Modem(利用有线电视电缆传输高速数据)等技术和产品已经比较成熟和普及。目前室内产品的较高速率是Intellon公司的PowerPacket达到14Mbps，ITRAN公司的ITM10达24Mbps，这些产品在国外均处于初级商用阶段。国内深圳国电科技公司和福建省电力公司研制的产品均属于户内联网设备。第二节
30、 户外接入模式第二种是面向欧洲和亚太市场, 用作户外接入模式。具体是（光缆或其他高速通信手段已经连接到楼内总配电室）利用220/380V线路解决从楼内总配电室至每个住户的通信接入，实现从配电变压器到住户的高速数据接入。由于两种模式的使用环境不同，户外接入模式从技术上实现起来难度较大，因此能够提供该种方案的公司数量较少，主要有瑞士Ascom公司、韩国Xeline公司等。这两家公司在欧洲的德国、奥地利、*国和亚洲的韩国、新加坡、香港、中国等建有实验网络。国内电力科学研究院和国电通信中心试验用的产品属于PLC接入设备。第三节 典型PLC应用系统 上图为典型的PLC系统应用示意图。在配电变压器低压出线
31、端安装PLC主站，将电力线高频信号和传统的光缆等宽带信号进行互相转换。PLC主站的一侧通过电容或电感耦合器连接电力电缆，注入和提取高频PLC信号；另一侧通过传统通信方式，如光纤、CATV、ADSL等连接至Internet。在用户侧，用户的计算机通过以太网接口或USB接口与PLC调制解调器相连，普通话机通过RJ-11接口连至PLC调制解调器，而PLC调制解调器直接插入墙上插座。如果PLC高频信号衰减较大或干扰较大，可以在适当的地点加装中继器以放大信号。 第五章 PLC的关键技术和接入原理第一节 低压电力线载波信道特性分析电力线不同于普通的数据通信线路，当作为一种数据传输的媒介时，遇到许多干扰：首
32、先，电力线上有许多不可预料的噪声和干扰源，如吸尘器、开关电源、电冰箱、洗衣机等，其次，电力线通讯具有时间上不可控、不恒定的特点。与信号洁净、特性恒定的Ethernet电缆相比，电力线上接入了很多电器、音响设备，这些设备任何时候都可以插入或断开、开机或关闭电源，因而导致电力线的特性不断地变化。总的来说，低压电力线载波信道的传输特性的特点是：具有时变性，衰减较大（尤其是电力负载为害性时，对载波通信信号近似短路），各种干扰噪声复杂。a 时变性对于一般的居民用户，我国采用的是220 V交流两线供电。由于电网上负载的不断接人、切出，马达的停止、启动，电器有开有关等各种随机事件，使表现出来的信道特性具有很
33、强的时变性。低压电力线在1S内可对某一频率信号的衰减变化达到20dB，因此不能利用简单的电压检测方法来确定线路信号。同时，在1S内信噪比的变化也可达到10dB左右。b 衰减特性 低压电力线一般由铝或其它电的良导体加工而成，其本身的阻抗很小（视导线的电导率和截面积不同而不同）。对不同频率的信号，其阻抗略有变化且相对稳定。因此，电力线本身的阻抗并不是产生衰减的主要原因。显然，电力线上并联着的许多负载对信号衰落影响很大。尤其是那些用于调整电网功率因数的大电容，对几百kHz的载波通信信号来说，相当于短路。另外，当负载小时，发送耦合电路的内阻也不可忽视，它会分去相当一部分的功率。可见，信号衰减由两部分组
34、成：一是耦合衰减；二是线路衰减。理论上，我们可以将耦合器的内阻做得相当小，这样衰减就主要决定干线路的衰减。实验表明，信号的衰减是距离的函数，一般为40100 dB/Km。在农村的衰减最大，500m就达到50dB；在城市，250m大约20dB；在郊区，250m亦能达到25dB；但在工业区衰减较小，750m长的线路仅为30dB。c 干扰噪声 对于低压电力网的干扰特性，人们分别对不同的地域（城市、工业区、乡村）作了大量试验，结论是可以用带加性干扰噪声的时变线性滤波电路作为低压电力线的基本参考模型。在参考文献中，作者认为室内电力线的噪声可分为背景噪声和脉冲干扰，并且在10kHz100MHz的频率内，噪
35、声功率谱密度以29dBdecade幅度衰减。背景噪声是典型离散高斯型的，它对通信系统的影响很好理解，其余就是脉冲噪声，它对通信系统有着重要的影响，可以产生突发性干扰引起瞬间的高误码率。对于室外电力线的传输特性，人们也作了研究，并且仍以带干扰的时变线性滤波模型来描述电力线的特性。d 相移特性文献中就电力线传输信号对相位的影响也作了测量，结果表明，通过250m的电力线，正弦波的相移小于土10。由于我国电器上网的电磁兼容性没有欧美控制得严格，因此我国电力网的干扰要比欧美严重得多，电力线的通信环境也更加恶劣。这对我国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。第二节 PLC的主要技术
36、及原理电力线最初设计是用来传输电力，而不是进行数据通信，在电力线上实行数据通信主要有两个困难：一是电力线上存在的复杂噪声，高衰减，可变阻抗等特性导致通信可靠性变差。二是缺少一套规范的适合在电力线上进行数据通信的标准网络通信协议。随着现在微电子技术的快速发展以及各种网络协议的不断完善，这两个难题已经得到了解决。 一 PLC的技术原理PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M45M之间。 PLC设备分
37、局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，在转到外部的internet。为了测试国外PLC产品在中国低压配电网上是否适用，国电通信中心与韩国Xeline公司共同合作，由国电通信中心建立国内居民小区的典型测试环境，Xeline公司提供产品，对该公司生产的PLC网络设备进行本地化测试。楼宇配电间的PLC Master（PLC主控设备）的RJ45接口连接集线器、光收发器通过光缆到国电通信中心的中电飞华通信机房接入Internet出口。PLC Master串口的信号输出经
38、过耦合器，将信号耦合到电力线中，连接到每个用户端的PLC Modem。用户的PLC Modem的RJ45接口与PC机的网卡相连，从而实现PLC网络接入。 PLC系统的组网方案采用光纤到楼+电力线通信的方式，利用PLC解决了用户宽带网的“最后一百米”接入。城域宽带网光纤到楼，在楼下总配电间经过低压电力线到各用户房间。 PLC试验网络现已经连接14个用户，网络建成后，用户都可以实现Internet的接入，每个用户的最高速率可达2Mbps。用户计算机通过PLC网络高速接入Internet，可以迅速的浏览国内的搜狐、新浪等门户网站，对于国外的网站，如美国、加拿大、甚至韩国Xeline公司的网站都可以较
39、快的浏览网页，较好的收看影视画面。从Sina网站上直接点击下载文件，下载速度也可达到800Kbps以上。用户反映，PLC试验网络接入速度较快，远远超过普通拨号和ISDN，已超过ADSL的速率水平。典型的PLC网络如下图二 PLC技术要素PLC传输技术，是为提供端到端接入而设计的。它贯穿了从家用电源插座和最终用户终 端到电信网络的入口点。PLC技术利用室内电源线网络将IP包从用户PC传送至一个家庭室内 入口点的集成器，在这一入口点，另外一个传输段利用低压配电网将数据传输至同时为多个家庭提供电源的变压器。PLC技术主要包括这么几个要素： -电力线网络单元(PNU)，它负责控制电力线网络并从单元配电
40、网集成话务。通过适当的电信干线接口，PNU再将话务传至馈电网络。根据馈电网络中使用的不同介质，PNU也可转换来自低压配电网的数据话务。 -电源线网络终端(PNT)，它为最终用户PC或其它用户提供适当的接口，如以太网或是USB。为了降低成本，这一独立设备能够和PC或其它设备相集成。 -偶合设备(Coupling Unit)是将信号传入线路并过滤噪音的。目前它还是一个插销插入电插座的相对独立的设备，今后它可能会和PLC调制解调器集成于一体。PLC调制解调器和PC内的偶合设备的集合体有一天将使PC可以直接在网上运行。三 PLC数据信号传输技术电力线通信系统采用的调制技术主要是SSC(扩频通讯)，OF
41、DM（正交频分复用）、DMT（多载波调制）及常规的QPSK，FSK等，为适应高速率的传输要求，多载波正交频分复用将是解决传输频带利用率的有效方法。（一） 数字扩频技术（SST） 扩频（SSC）技术的真正全面研究是从20世纪50年代美国麻省理工学院成功研制的NOMAC系统开始的。1976年，RCDixon撰写了第一部关于扩频通信的概述性专著：Spread Spectrum System。1982年JKHolmes撰写的Coherent Spectrum System是第一部扩频通信的理论性专著。在本世纪40年代，在信息论的研究中，山农（Shannon）给出计算到容量的重要公式，被公认为山农定理即
42、C=Wlog 2(1+P/N)该公式指 ：要保持信息传输速率C不变，信号带宽W和 信噪比P/N是可以互换的，这意味着不管信噪比多低，只要将信号带宽扩展得足够大，仍能保持以相同的信息传输速率来可靠的传输信息。这就是扩频通信的理论基础。所谓扩频通信，是将信息的频带展宽，使其在更宽的频带内传输，在接收端通过相关接收来恢复原是信息带宽的一种技术。系统牺牲带宽以降低对信噪比的要求，是信号的传输更为可靠。扩频通信技术在电力线通信中的应用形成了电力线扩频载波通信技术（SSC-Spread spectrum carrier）。SSC能够很好的解决电力线通信中的干扰和噪声问题。用于军事通信的基本扩频方式主要有直
43、接序列（DS-direct sequence）,跳频（TH-frequency hopping）.跳时（TH-time hopping）,线性调频（chirp）,用于电力线通信中的扩频通信方式主要有DS和chirp两种。扩频通信具有极强的抗干扰能力，可以在很小的信噪比情况下进行通信，甚至可在有用信号比干扰信号低得多的条件下实现可靠的通信。这种“去掉干扰“能力的功能是扩频同信的主要优点之一。其原因如下：接收机收到的信号包含有发送端的扩频信号和传输过程中的干扰信号，在接受机中进行解扩时，只有需要的信号才能与接收机PN码匹配，恢复到未扩频前的原始带宽，有用的信号带宽变窄，而其他任何不匹配的干扰信号反
44、而被接收机扩散到更宽的频带，从而使落入到有用信息带宽范围的干扰强度被大大降低了，信噪比得到提高，从而改善了接收系统的性能，增加了系统的可靠性扩频通信的工作原理如图2所示其中m(t)为输入信息数据，c(t)为PN码序列（这里以周期长度为3，移位寄存器级数为2的m序列为例加以说明）。输入信息被周期性的PN码（地址码）相乘后，得到扩频信号m(t)c(t),它包含原始信息和地址码信息。再把扩频信号与载波相乘，得到发送信号s(t)=m(t)c(t)coswct,此信号的相位载有原始信息和地址码信息。该信号经过信道传送到街手段，首先进行解调，即s(t)cos wct=1/2m（t）c(t)+1/2m(t)
45、c(t)cos2wct。经过滤波器滤掉后，把高频成分滤掉，便可得到扩频信号m(t)c(t),扩频信号与接收机里的地址码（与发射端相同）相乘，成为解扩，得到原始信号m(t)。直序扩频系统的抗干扰性能可由图3表示：扩频（chirp）载波通信扩频载波技术是一种利用类似以太网的带有冲突监测机能的载体侦听多重访问CSMA/CD协议的扩频通信技术。它是利用一系列短促的，可自同步的扫描频率chirp作为载体，这种chirp具有固定模式，可被网上的任意节点接收。这些chirp覆盖了100到400KHz的频带，并总是以200KHz开始线性扫描到400KHz,继而以100KHz线性扫描到200KHz结束，这段时间
46、一般为100us,它代表了最基本的单元符号时间（UST）,如图1所示由于chirp信号的线性扫描带宽比发送信号带宽大的多，因此可获得较高的处理增益，一般可达到14.8db,这样利用chirp信号传送数据具有较强的抗干扰能力。另外，这种chirp波形还具有很强的自相关特性，这种模糊逻辑的相关性决定了所有连接在网络上的设备，可以同时识别从网上任意设备发出的这种独特波形，并不需要在发送和接收设备间进行同步。 1992年10月，电子工业协会EIA制定了消费电子总线CEBus标准。消费电子总线CEBus是为消费类电子产品设计的通信及产品互操作性标准。它参考了国际标准化组织ISO的开放系统互连OSI的七层
47、网络模型。CEBus通过建立一个独立的，有效的，易于实现的通信标准，解决了不同制造商的产品，系统，服务一体化问题，通过物理接口真正实现即插即用。目前该标准还在进一步完善中。设计思想: 利用扩频载波技术开发多用户环境下的电力线数据通信网络的设计思想是：该系统由电力线数据通信接口（PDCI）和扩频电力线调制解调器（SSPM）构成，它们共同构成CEBus的物理层。PDCI用于连接一个主单元和多个从单元，实现对各种设备的控制。SSPM用于讲数据包中数据耦合到电力线上，实现数据传输。图2为采用这种思想设计的分布式控制系统的原理图。 以8031为核心的单片机小系统构成了PCDI。它既可作为主单元来控制各种设备，如通风，供热设备；又可作为从单元来处理各种传感器送来的信息。SSPM将主,从单元来的信息转换为二进制位流符号（symbol）,然后经过编码以chirp波的形式送到电力线上。该系统各个独立的智能节点可通过电力线构成网络，各个节点即可以独立工作又可通过电力线进行通信。SSPM发送和接收的每一个数据包都由三部分构成：前导码，包体，循环冗余校验（CRC）
