智能电表窄带载波和宽带载波

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(10kHz~500KHz)和宽带电力线载波通信(2MHz~20MHz)，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?Blog2(1?S)N

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。

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宽带载波电力线通信技术及应用浅析

研发中心--李勇

电力线载波通讯PLC（Power Line Communication），是一种通过电线进行数据传输的通信技术。宽带电力线通信BPL (Broadband over Power Line)，是指带宽限定在2～30MHz之间、通信速率通常在1Mbps以上的电力线载波通信。宽带电力线通信技术和窄带电力线通信技术均是是利用现有电网作为信号的传递介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据通讯。

图1：电力线载波带宽分布

一、宽带载波的技术信息

采用扩频通信(SSC)技术的PLC通常称为窄带PLC。但在用电设备类型日益丰富，电路中开关电源和无功补偿装置等电容性负载日益增多的环境下，信号吸收和突发干扰大大降低了窄带载波通信系统的适应性和可靠性。为克服电力线通信线路噪声显著且信号衰减严重问题，满足日益增长的信息传输要求，宽带载波技术采用了扩频、OFDM(正交频分复用)等调制技术，不但使频带利用率进一步提高，而且还能消除子信道之间的干扰，从而实现数据的高速可靠通信。

1、相比窄带载波SSC技术，宽带载波OFDM技术具有以下的优点：

第1页

（1）抗衰减能力强。OFDM通过多个子载波传输用户信息

5.2.1 载波频偏的捕获 A．前导序列估计

由于发送端和接收端载波频率的不同，每一个采样信号在时间t时包含一个未知的相位因素ej2??fct，这里?fc指的是未知的载波频偏。这个未知的相位因素在接收端必须被估计和补偿，否则子载波的正交性将会被破坏。例如，当载波频率为5GHz时，那么100ppm的晶振偏移相对应的频率偏移为50kHz。若符号的间隔时期为T?3.2us，那么?fcT?1.6。

前面对IEEE802.11a的分析，我们知道在它的帧结构中包含10个完全相同的短前导序列和两个相同的背靠背的长前导序列。其中短前导序列主要用于自动增益控制、分集选择、定时估计以及粗频率估计，而长前导序列主要用于信道估计和精确的频率估计。故结合这两个序列可以较精确的估计出载波的频偏，其中具体算法主要是利用它们良好的相关性[21]。首先设???fcT，则两个长前导字的相关值为：

J??y(l)y(l?N)?e?|y(l)|*?j2??l?0l?0N?1N?12 （39）

J*?，这里的y(l)指的是接收信号。 因此我们可以估计出??1arg???2??|J|? 然而我们知道实际?的值会比1大（如前面提到的100

5.2.1 载波频偏的捕获 A．前导序列估计

由于发送端和接收端载波频率的不同，每一个采样信号在时间t时包含一个未知的相位因素ej2??fct，这里?fc指的是未知的载波频偏。这个未知的相位因素在接收端必须被估计和补偿，否则子载波的正交性将会被破坏。例如，当载波频率为5GHz时，那么100ppm的晶振偏移相对应的频率偏移为50kHz。若符号的间隔时期为T?3.2us，那么?fcT?1.6。

前面对IEEE802.11a的分析，我们知道在它的帧结构中包含10个完全相同的短前导序列和两个相同的背靠背的长前导序列。其中短前导序列主要用于自动增益控制、分集选择、定时估计以及粗频率估计，而长前导序列主要用于信道估计和精确的频率估计。故结合这两个序列可以较精确的估计出载波的频偏，其中具体算法主要是利用它们良好的相关性[21]。首先设???fcT，则两个长前导字的相关值为：

J??y(l)y(l?N)?e?|y(l)|*?j2??l?0l?0N?1N?12 （39）

J*?，这里的y(l)指的是接收信号。 因此我们可以估计出??1arg???2??|J|? 然而我们知道实际?的值会比1大（如前面提到的100

载波恢复技术及其相关算法

4.1 载波恢复的基本原理

在数字传输系统中，接收端解调部分通常采用相干解调(同步解调)的方法，因为相干解调无论在误码率、检测门限还是在输出信噪比等方面较非相干解调都具有明显优势。相干解调要求在接收端必须产生一个与载波同频同相的相干载波。从接收信号中产生相干载波就称为载波恢复。

相干解调的优越性是以接收端拥有准确相位的参考载波为前提的，如果频率有误差，解调就不能正常工作，如果相位有误差，解调的性能就会下降。因为星座点数多的QAM(如64QAM,256QAM)对载波相位抖动非常敏感，所以对DVB-C系统的QAM调制方式来说，在接收端取得精确频率和相位的相关载波尤为重要。

在数字传输系统中，由于收发端的本振时钟不精确相等或者信道特性的快速变化使得信号偏离中心频谱，都会导致下变频后的基带信号中心频率偏离零点，从而产生一个变化的频偏，同时，信号的相位在传输中也会受到影响，引起信号的相位抖动。为了消除因此产生的载波频偏Δf和相偏Δθ，在数字传输系统接收端的QAM解调器中需要通过载波恢复(Carrier recovery)环路来计算出信号中载波频偏与相偏，并将载波频偏与相偏的值反馈回混频器来消除载波频偏与相偏。

本文论述采用特殊

载波恢复技术及其相关算法

4.1 载波恢复的基本原理

在数字传输系统中，接收端解调部分通常采用相干解调(同步解调)的方法，因为相干解调无论在误码率、检测门限还是在输出信噪比等方面较非相干解调都具有明显优势。相干解调要求在接收端必须产生一个与载波同频同相的相干载波。从接收信号中产生相干载波就称为载波恢复。

相干解调的优越性是以接收端拥有准确相位的参考载波为前提的，如果频率有误差，解调就不能正常工作，如果相位有误差，解调的性能就会下降。因为星座点数多的QAM(如64QAM,256QAM)对载波相位抖动非常敏感，所以对DVB-C系统的QAM调制方式来说，在接收端取得精确频率和相位的相关载波尤为重要。

在数字传输系统中，由于收发端的本振时钟不精确相等或者信道特性的快速变化使得信号偏离中心频谱，都会导致下变频后的基带信号中心频率偏离零点，从而产生一个变化的频偏，同时，信号的相位在传输中也会受到影响，引起信号的相位抖动。为了消除因此产生的载波频偏Δf和相偏Δθ，在数字传输系统接收端的QAM解调器中需要通过载波恢复(Carrier recovery)环路来计算出信号中载波频偏与相偏，并将载波频偏与相偏的值反馈回混频器来消除载波频偏与相偏。

本文论述采用特殊

电力载波通信技术的应用及未来发展

电力载波通信技术，简称PLC，是一种利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，不仅可以作为解决宽带末端接入瓶颈的有效手段，而且可以为电力负荷监控、远程抄表、配用电自动化、需求侧管理、企业内部网络、智能家庭以及数字化社区提供高速数据传输平台。

近10年，特别是2000年以来，由于人们对带宽需求的不断增长，包括ADSL(非对称数字用户环路)、PLC技术在内的宽带接入技术得到了快速发展。特别是PLC技术，由于充分利用最为普及的电力网络资源，建设速度快、投资少、户内不用布线，能够通过遍布各个房间的电源插座进行高速上网，实现“有线移动”，具备了其它接入方式不可比拟的优势，受到国内外的广泛关注。

一、 PLC技术国外发展现状

目前国际上专用PLC调制解调芯片主要有：以色列Yitran公司IT700、IT800系列的芯片，其传输速率为1.25Kbps，5Kbps，7.5Kbps可选；美国Intellon公司INT5500、INT6000系列的芯片，INT5500芯片速率可达到85Mbps，而INT6000芯片速率可达到200Mbps；西班牙DS2公司的DSS7800、DSS9501芯片，

LTE载波聚合简介

首先介绍几个基本概念

Primary Cell（PCell）：主小区是工作在主频带上的小区。UE在该小区进行初始连接建立过程，或开始连接重建立过程。在切换过程中该小区被指示为主小区（见36.331的3.1节）

Secondary Cell（SCell）：辅小区是工作在辅频带上的小区。一旦RRC连接建立，辅小区就可能被配置以提供额外的无线资源（见36.331的3.1节） Serving Cell：处于RRC_CONNECTED态的UE，如果没有配置CA，则只有一个Serving Cell，即PCell；如果配置了CA，则ServingCell集合是由PCell和SCell组成（见36.331的3.1节） CC：Component Carrier；载波单元

DL PCC：Downlink Primary Component Carrier；下行主载波单元 UL PCC：Uplink Primary ComponentCarrier；上行主载波单元

DL SCC：Downlink SecondaryComponent Carrier；下行辅载波单元 UL SCC：Uplink SecondaryComponent C

载波恢复技术及其相关算法

4.1 载波恢复的基本原理

在数字传输系统中，接收端解调部分通常采用相干解调(同步解调)的方法，因为相干解调无论在误码率、检测门限还是在输出信噪比等方面较非相干解调都具有明显优势。相干解调要求在接收端必须产生一个与载波同频同相的相干载波。从接收信号中产生相干载波就称为载波恢复。

相干解调的优越性是以接收端拥有准确相位的参考载波为前提的，如果频率有误差，解调就不能正常工作，如果相位有误差，解调的性能就会下降。因为星座点数多的QAM(如64QAM,256QAM)对载波相位抖动非常敏感，所以对DVB-C系统的QAM调制方式来说，在接收端取得精确频率和相位的相关载波尤为重要。

在数字传输系统中，由于收发端的本振时钟不精确相等或者信道特性的快速变化使得信号偏离中心频谱，都会导致下变频后的基带信号中心频率偏离零点，从而产生一个变化的频偏，同时，信号的相位在传输中也会受到影响，引起信号的相位抖动。为了消除因此产生的载波频偏Δf和相偏Δθ，在数字传输系统接收端的QAM解调器中需要通过载波恢复(Carrier recovery)环路来计算出信号中载波频偏与相偏，并将载波频偏与相偏的值反馈回混频器来消除载波频偏与相偏。

本文论述采用特殊

UE的能力，在UE开始RRC连接时查询获得。supportedBandCombination-r10

CA Band CA_C_41 CA_C_38 CA_C_7 CA_NC_B25 CA_NC_B41 E-UTRA operating band 41 38 7 25 41 Requested by Clearwire, CMCC,… CMCC CUC, CT, Telenor et al Sprint CMCC Scell Addition/release ------------------------- RRC reconfigure

Cell Activiation/Dactiviation----------------- 是通过MAC CE，MAC CE的格式：LCID为11011

sCell 状态可查看MAC TTI TRACE。查sCellState：

下面简单介绍下载波聚合普及知识：

关键知识点：

1. 对不支持载波聚合的UE，载波聚合小区就是双载波小区，所以需要开启话务平衡或均

衡

2. PCELL/SCELL是相对，一个小区可以同时为PCELL/SCELL，举例一种载波聚合组合中