Faz Modulation Contributes Power Line İletişim Teknolojileri

Power Line İletişim (PLC) teknolojileri mevcut elektrik kablolarını veri iletimi için bir orta haline getirir, maliyetle etkili bir arka kemiği akıllı evler için, endüstriyel otomasyon ve faydalı ağ yönetimi. PLC'nin başarısı, tanınmış sert güç hattı çevreye dayanabilen modülasyon şemalarına bağlıdır - yüksek gürültüye göre uyarılır, gereksiz dalgalanmalar ve modern PLC sistemleri için sinyal verir.

Faz Modulation

Faz modulation, bir sinüsoidal taşıyıcı dalgasının faz açısının ikili veya çok seviyeli sembollere göre çeşitli olduğu bir tekniktir.Örneğin, ikili PSK (BPSK) iki aşamayı tamamen değiştirirken, dört aşamadan daha sık sık sık sık sık iki parça kullanır.

[0](t) = Bir ortak(2)[Dönemli: 2)[0)[değiştir | kaynağı değiştir)[değiştir | kaynağı değiştir)[değiştir | kaynağı değiştir)

[0](2) [Dönetici:0) <0) <0) <0|0|0|0|0|0|0|0|x|t)[Döneticileri, veriden oluşan tüm hızlı PLC standartların belirlenmesi, bu güç hatlarıyla ilgili ciddi şekilde çarpıtılan sinyalin aşamasını tespit eder.

Faz modulation, birkaç uç devletlere doğrudan bir harita sağlar ve bu sağlamlık, sinyal alanını temsil eder. amplifikasyon (AM) veya frekans modulation (FM), PM, güç hattı kanallarında yaygın olmayan değişiklikler ve katkı sağlama konusunda doğal olarak daha az hassastır.Bu sağlamlık, özellikle PSK subcarriers ile bir şekilde işaret eder -dominates PLC.

Neden Faz Modulation Excels in Power Line Environments

Power hatları iletişim için tasarlanmamıştır. öngörülemeyen yükler taşırlar, radiate elektromanyetik müdahale uygularlar ve çoklupath yansımalarına neden olan yanlış eşleştirmelerden muzdariplerdir.

Amplitude Gürültü Immunity

Elektrik aletleri, güç malzemeleri ve motorlar, alıcının faz referansını geri döndürdüğü için, amplitüd sinyalini bozabilecek bir amplitüd gürültüyü oluşturur.Ancak, taşıyıcının açısında bilgi aktarın[Döneticileri ve yüksek frekanslı geçiciler) verileri bozabilir.Bu, PM'nin doğal olarak daha dayanıklı hale getirir.

Fading ve Attenuation

Power line kanalları çoklu sinyal yollarından dolayı frekans-sel olarak fading sergilemektedir (örneğin, açık anahtarlardan gelen yansımalar, şube devreleri). Faz modulation ile birlikte veya uçsuz frekans bölümü birden fazlaxing (OFDM) mevcut bant genişliğini yüzlerce dar altta böler, her biri düşük seviyeli bir sinyal taşır. Çünkü her subcarrier deneyim düz fading, aşama bilgisi eşitleme ile birlikte geri kazanılabilir ve genel sistem bile sağlam frekanslar ile çözülebilir.

Spectral Verimlilik

Birden fazla faz eyaletlerini kullanarak PM, sembolün daha fazla miktar paketleyebilir. QPSK kanal kalitesine dayanan modülasyon siparişlerini iki katına çıkarabilir - 8PSK veya 16-PSK gibi daha fazla güvenilirlik olmadan farklı gürültü seviyelerine adapte etmek için anahtar bir özellik.

Standartlar Aşama Modulation, PLC'de Kullanılan

Modern PLC uygulamaları nadiren saf analog faz modülasyonunu kullanır; bunun yerine, dijital faz geçiş anahtarlama varyantlarını kanala uygun şekilde kullanırlar.The most common include:

İkili Aşama Değiştir Anahtarlama (BPSK)

BPSK, akıllı metre iletişimi için kullanılan iki fazı (180 ve 180°) kullanır ve çözünürlükte hatalarını iletmek için son derece bağışıklık sağlar, ancak bunun üzerinden kontrol sinyalleri ve düşük seviyeli telemetri, özellikle de akıllı metre iletişim için kullanılan PLC sistemlerde (örneğin G3-PLC ve PRIME). BPSK, karar eşinin büyük olduğu için çok bağışıklık sağlar.

Quadrature Faz Shift Keying (QPSK)

QPSK, dört aşamayı (45°, 135°, 225°, 315°) sembolünü sembolün iki parçasını, aynı bant genişliğini korumak için BPSK'nin üzerindeki verileri etkili bir şekilde ihlal ediyor.Bu, tipik güç hattı koşulları için birçok genişbanlı standart (örneğin, HomePlug AV) ve genellikle demet modulation for OFDM subcarriers.In practice, QPSK, data rate and noise toleransı arasında iyi bir ticaret-off sunuyor.

Diferansiyel Faz Geçiş Anahtarlama (DPSK)

DPSK'da, başarı sembolleri arasındaki aşama farkı, alıcı tasarımının basitleştirilmesi ve hatta DBPSK ve DQPSK gibi önemli bir aşama tespitinin standartlarında daha da avantajlı olduğu için, MPSK'nin yaygın olarak kullanılan sürümlerini genişletmektedir.

Offset-QPSK (OQPSK) ve }}/4-DQPSK

Bu tür modeller, aktarılan sinyalin zarfını azaltır, bu iki takım arasında fayda sağlar, 180° değişimleri önlemek ve diğer cihazlarla birlikte tutarlılığı artırmak.

Major PLC Standartlarında Uygulama

Faz modulation, çeşitli yaygın olarak kullanılan PLC standartlarına uygundur. Her birinde rolünü anlamak pratik ticaretlerini göstermek yardımcı olur.

HomePlug AV ve Yeşil PHY

HomePlug AV, birçok ev genişbanlı PLC adaptörleri için temel, 1155 altkarriere kadar kullanımları, 1,30 MHz. Her subcarrier, BPSK, QPSK veya 16/64 /256-QAM (bir faz ve amplif modülasyon kombinasyonu) için yapılandırılabilir.

G.hn (ITU-T G.9960)

G.hn, güç hatları, telefon hatları ve koax üzerinde iletişim kurmamaktadır. 4096 altkarriere kadar ve PSK ve QAM modulations'ı bağımsız olarak ölçen modülasyon siparişini içerir.In G.hn, faz modulation is used for low-orders (BPSK, QPSK) as for the preamble and control sinyaling.

Narrowband PLC: G3-PLC ve PRIME

Akıllı ağ uygulamaları için, dar bant PLC CENELEC A bandında (3-95 kHz) veya IMDBC, BPSK, QPSK ve 8PSK ile ilgili olarak kullanım sağlar. (farklı kodlama ve Interleaving.) Düşük gerilim ve orta gerilim hatları üzerinde uzun mesafe geçişi için tasarlanmıştır.

G3-PLC ve PRIME, sağlam bir ileri hata düzeltmesi ile bir araya geldiğinde, farklı PSK'nın birkaç kilometre boyunca hatasız iletişim elde edebileceğini gösterdi (FEC).

Meydanlar ve Mitigation Teknikleri

Avantajlarına rağmen, güç hatlarında faz modülasyonu dikkatli bir mühendislik gerektiren birkaç bozulmaya karşıdır.

Multipath Propagation

Power hatları, tırnakları, splices ve yüklerdeki yanlış eşleştirmeler nedeniyle birden fazla yansıma noktası vardır.Bu, frekans tabanlı birçok yankı ile bir kanal dürtüsi yaratır, eğimli sistemlere neden olur.In OFDM systems, Çevrimdışı ön ek (guard aralığı) sinyalini çözmek için eklenir. ek olarak, frekans domaini kullanarak pilotlar kullanarak frekans domaini altkarriere göre fazları takip etmeye yardımcı olur.For dar bant sistemleri, ree alıcıları veya karar besleme sistemleri için, rektörler veya karar verme sistemleri için kullanılır.

Impulsive Gürültü

Motorlardan geçici geçişler, dimmers ve güç malzemeleri, birçok kodda hataları yaymak için kısa, yüksek hacimli gürültü aksanını bozabilir.G3-PLC'de, sağlam bir modlar ve zaman yuvalarını zorlayan olayları içerir.

Faz Gürültü ve Carrier Frekans Offset

Düşük maliyetli PLC çiplerinde enst yükümlülükler, takımyıldızları kullanarak ortak bir aşama hatası düzeltmektedir.Doscillator inst tasks in düşük maliyetli PLC çipleri tanıtılır. Örneğin, HomePlug AV, pilotlar her sekiz altkarriere eklediği yaygın bir aşama hatası düzeltmektedir.

Yük Variation ve Impedance Changes

Ev aletleri veya kapalı olarak, hattın kapatılması dramatik bir şekilde değişebilir, sinyalin değerlendirilmesi ve faz cevabına etkilenebilir. Adaptive modulation (bit yükleme) sürekli olarak kanal kalitesi kesintiye yol açarken, sistem dinamik yüklerin altında bağlantılarını korumak için izin verir.

İleri Teknikler PLC'de Faz Modülasyonunu Teşvik Ediyor

Devam eden araştırmalar ve standardizasyon, PLC'deki faz modulation'ının performansını daha da zorluyor.

Buerative Decoding ve Turbo Principles

Turbo kodları ve LDPC (düşük-yeterlik paritesi) kodları, yumuşak-decision demodulation ile birlikte bir araya geldiğinde, alıcı her bir miktar için log benzeri olmayan oranlarda (LLRs) sağlar ve decoder iteratif olarak LDPC kodlarına bir seçenek olarak çalışır.

MIMO Power Line İletişim

Birden çok değişkenli (MIMO) teknikleri, her akış QPSK veya daha yüksek sipariş PSK /QAM'ı kullanarak birden çok uzaysal kanal oluşturmak için üç katlı akış değiştiriciyi kullanır. Faz modulation, bağımsız olarak her veri oranını etkin bir şekilde çoğaltır. IEEE 1901-2020, her bir akış QPSK veya daha yüksek siparişi kullanır.

Adaptasyon Bilişsel PLC

Bilişsel PLC dinamik olarak güç hattı spektrumunu duyup diğer iletişim sistemlerinden veya yüksek hacimli gruplardan müdahale etmekten kaçınır.In reallocating subcarriers and adjusting stage modulation order, system can maintain a reliable link without human response. Bu özellikle farklı satıcılardan gelen güçlendiriciler gibi diğer ev içi teknolojiler için önemlidir.

Kablosuz sistemlerle

Bazı gelişmekte olan mimariler, PLC'yi kablosuz (örneğin, Wi-Fi, LoRa) dayanıklı ev ağlarını oluşturmak için birleştirir. Faz modulation, PLC bacağının çekirdeğini kalırken, kablosuz bacak farklı PHY tabakalarını kullanabilir.

Uygulamaların Faz-Modated PLC tarafından

Faz modülasyonunun sağlamlığı birçok kritik alanda PLC etkinleştirmiştir:

• [FONT:0)Smart Grid ve Advanced Metering Altyapısı (AMI): ), Narrowband PLC ile DBPSK/DQPSK bağlantılarını yüksek gerilim dönüştürücüleri kullanarak, G3-PLC ve PRIME kullanan sistemler, uzaktan ölçüm için dünya çapında hizmetler tarafından dağıtıldı.
• [FONT=0)Elektrikli Araç (EV) Şarj: HomePlug Green PHY, güç kablosu üzerinden EV ve QPSK ile şarj istasyonu arasında iletişim kurmak için DBPSK ve QPSK'yi kullanır. Bu, doğrulama, fatura ve daha düşük şarj sağlar, güvenilir bir aşama modülasyon güvenli bir işlem için kritiktir.
• [FONT:0]In-Home Networking:[Dönetici:[Dönetici: 0) Broadband PLC adaptörleri, QPSK subcarriers ile birlikte yüksek çözünürlüklü video akışı, oyun ve dosya paylaşımları Devolo, TP-Link gibi şirketlerden gelen ve Netgear, MIMO ile birlikte gelişmiş aşama modulationlarını kullanarak 600-2000 Mbps'nin gerçek dünya hızlarını elde eder.
• [FONT:0]Street Aydınlatma ve Akıllı Şehirler: [Dönetici:[Dönetici] PLC, mevcut güç hatlarıyla LED sokak ışıklarını uzaktan kontrol ve izleme imkanı sağlar. Faz-modated darband sinyalleri uzun barajlar üzerinden seyahat eder, merkezi bir kontrole izin verir.
• DQPSK, motor ve kaynak ekipmanlarından yüksek elektromanyetik müdahale için tolerans nedeniyle sık sık kullanılır.

Future Outlook

Nesnelerin İnterneti (IoT) genişliyorken, 5G ağlarıyla birlikte, PLC'nin küçük hücreler için geri dönüş modları veya ek olarak, IEEE 1901.3 (WOS güç hatları için yeni standartlar) gibi yüksek siparişler için daha yüksek çözünürlükte bir bağlantıya hizmet etmesi bekleniyor.

Birden fazla sembolle farklı faz modülasyonu gibi nonkoherent algılama yöntemlerine araştırma (M-ary DPSK), performans geliştirirken alıcı karmaşıklığı azaltmaya devam etmektedir. Makine öğrenme algoritmaları gerçek zamanlı kanal tahmini ve uyarlayıcı modülasyon seçimi için geliştirilmektedir, potansiyel olarak insan ayarlanmadan faz parametrelerinin bağımsız optimizasyonuna olanak sağlar.

Güç hatları asla ideal bir iletişim kanalı olmayacakken, faz modulation, OFDM ve sofistike hata düzeltmesi bunları pratik bir veri konduit haline getirdi. Devamlı inovasyonla, PLC akıllı evler ve endüstriyel IoT'nin büyük bağlantı taleplerini destekleyebilir, tüm mevcut elektrik altyapısını yararlanırken.