電力線通信（PLC）是一種采用電力線作為通訊介質的通信技術。在與供電同一根電力線上傳輸數據，從而可以將房屋或汽車現有的電力基礎設施用于傳輸數據，而不需要增新加電線。電力線通信技術正在經歷快速增長的階段，并找到了進入多個應用和市場領域的方式，包括智能電網、照明控制、太陽能面板監控、能量計量、家用視頻分配、電動汽車等等。全球在提倡節能，這促進了讓能源產生和能源消耗的設備互相通訊的需求。電力線通信提供了一個獨特的無需新建設施的方法，使智能能量管理技術快速遍布世界各地。和無線解決方案不同，電力線通信不受視線和傳輸范圍的限制。電力線通信對于很多應用來說也是一種低成本和易安裝的技術。

　　今天，系統設計者能從超過十家半導體供應商買到電力線通信器件。這些器件很多都針對特定的應用和市場進行了優化。現在有如此廣泛的選擇余地，開發人員需要懂得影響電力線通信系統性能和可靠性的因素，并能克服通常的設計挑戰。

　　任何通信系統都包括四個主要組成部分：

　　1。發射機

　　2。接收機

　　3。通訊介質

　　4。信號本身

　　如前面提到的，在電力線通信的通訊介質是電力線。圖1顯示了一個通用電力線通信系統框圖。發射機調制信號并發送到電力線。另一頭的接收機解調信號并接收數據。當到達接收機時信號被電力線的阻抗衰減了。當信號通過電力時，介質中的任何噪聲也會破壞信號。

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圖1:一個典型的電力線通信系統框圖。電力線阻抗衰減了傳輸信號的。線路噪聲可明顯影響信號。

　　簡要地介紹了一下基礎，讓我們逐個介紹一下影響電力線通信系統性能和可靠性的因素。這些因素包括：

　　1）發送信號強度

　　2）電力線噪聲

　　3）電力網絡阻抗

　　4）網絡協議

　　5）接收機靈敏度

　　對于這些因素我會逐個做一些建議。最后，也會討論一下多個階段和系統成本。

　　發送（Tx）信號的強度

　　較強的Tx信號意味著更多的信號功率經過電力線。較強的信號是不易受電力線噪聲影響的，可以傳輸地更遠。Tx信號的強度也會影響電力線通信節點功耗，因為信號能量輸入到電力線越多，節點消耗的能量也越多。

　　更理想的情況是，開發人員會增加發射機的信號強度，直到他們達到電力線最佳的性能和功率消耗。然而，Tx信號強度受到一些組織的嚴密的控制的，如北美的FCC和歐洲的CENELEC。FCC和CENELEC也規范聲波，可以由主Tx信號傳輸到電力線。這些法規要做的是，防止不同頻帶的信號互相干擾。

　　當選擇一個電力線通信設備時，檢查一下Tx信號是否符合目標市場的強度大小要求。同時也應該符合FCC和CENELEC標準。理想的情況是，Tx增益應該是可配置的，這樣你可以根據其他系統調試Tx信號強度。此外，確認PLC節點消耗多少能量，從而達到FCC和CENELEC要求的最佳發射信號的強度。當然，能量消耗越少越好。

　　電力線噪聲

　　一旦發射信號注入到電力線，其完整性取決于線路上噪聲大小-噪聲越強對噪聲的信號破壞就越大。電力線噪聲可以來自多個方面。電力線噪聲可以簡單地分為兩種類型：脈沖型和連續型。

　　脈沖噪聲是不可預知的，并以脈沖序列出現，如圖2所示。例如，這種類型的噪聲可以來自于一個在廚房里攪拌機的開關。很難設計一個這樣的系統，其可忍受不可預測的，巨大的脈沖噪聲而不降低數據速率。更常見的情況是，這種類型的噪聲會完全覆蓋線路上的任何數據包。

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圖2:電力線脈沖噪聲

　　連續噪聲，在另一方面，比脈沖噪聲更容易預測（見圖3）。連續噪聲通常取決于社區，城市，或國家的電力線安裝質量。因為電力基礎設施最初是設計來用于有效地傳輸電力而不是數據，所以電力線安裝時很少注意到線路的噪聲水平。根據系統工作在地球的哪個地方，電力線噪聲可能大也可能小。

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圖3:電力線連續噪聲

　　為了能夠在電力線上魯棒性通訊，信噪比（SNR）需要保持在一定的閾值。如果在PLC系統頻率范圍內有高振幅的連續噪聲，最好要隔離噪聲，可以通過從PLC接收機移除，或通過在產生噪聲設備供電端增加一個攔截電感，來削弱噪聲頻率使其低于接收機信噪比。

　　還有其他一些技術可以使開發人員克服噪聲的影響：

　　雙向通訊：如果PLC系統只是單方向通訊，那么沒有任何方法使發射機知道通訊是成功還是失敗。這是原始單向X10電力線通信技術的最大缺點之一。雙向通訊可以使接收機成功接收數據后發出確認。如果沒有收到確認，發射機可以進行糾正。

　　重試：在一個雙向系統，通訊可以使用確認機制------如果發射機沒有收到接收機的確認，那么智能發射機可重發數據包。如果將自動重試功能設計到電力線通信應用中，就成為可以在電力線上實現高可靠性通信的一個非常有用的手段。

　　錯誤檢測：即使數據包被成功地收到，我們也需要檢查其是否受到噪聲破壞。這就是循環冗余檢查（CRC）發揮的作用。CRC使得接收機可以偵測到收到的任何錯誤的數據包。當檢測到一個錯誤的數據包時，接收機可以選擇要么請求發射機重發數據包或不發出承認確認（結果是觸發發射機自動發出數據包重試）。

　　自適應增益控制：為了克服連續噪聲的影響，一些電力線通信設備可以實現自適應增益控制（AGC）。利用AGC，接收機可以在噪聲平面動態調整靈敏度，所以它能更好的區分噪聲和數據。

　　很明顯，一個系統里調解或克服噪聲的方法越多，那么這個系統就越可靠。具備雙向通訊的確認機制，同時還有重試和CRC，對噪聲控制會更有利。