基于OFDM的电力线载波通信的研究
龙婷婷+关进金++刘娜
摘 要：电力线载波数据通信是利用工频电能传输路线作为其传输媒介的一种通讯方式，是电力系统所特有的通信形式。随着科技的不断发展，飞机机载机电系统所需传输的信息资源在不断增大，将飞机机电系统视为整体，并利用机载供电网络进行信息数据的通信，已经成为机载设备的重要发展方向。文章阐述了飞机电力线载波数据通信技术概论与特性，对飞机电力线载波数据通信技术进行分析。
关键词：飞机；电力线载波数据通信；技术分析
随着我国通信科技技术方面的迅猛发展，电力线载波數据通信技术（PLC）应运而生，作为电力系统中所特有的通讯技术形式，在其商业领域，利用PLC能够实现实时、高效的数据资源通信，有着较高的可靠性与安全性，使用更加方便。随着科技发展，飞机的机载机电系统所要传输的信息资源开始不断地增多，信息传输的共享性与实时性变得至关重要，机上的多种机电设备对于保障飞行运行安全有着至关重要的意义，而在飞机机电系统中使用PLC技术，是我国飞机设备向着全电、多电机载系统发展的重要表现。
1 飞机电力线载波数据通信技术概论
电力线载波通信是利用电力线路作为通信的信道，将信息资源的信号调制在一个高频载波上进行传输的通信方式。PLC系统主要由电力线载波机、耦合装置以及电力线路组成[1]，载波机主要是对用户所要传输的原始信号进行调制，将其调制为适用于电力信道的高频信号，并在接收端将其转换为原始信号，充分满足了通信的质量要求。PLC在飞机机载系统中的应用，能够使得飞机的电力通信整体效果良好，飞机中机载设备其用电波动进一步降低，且保证数据的安全性与可靠性。
2 飞机电力线载波数据通信的特征
2.1 优点
（1）投资较少。飞机电力线通信系统不需要进行额外的布线，可以实现一线两用的效果，有效降低了使用成本，并易于维护。（2）能够组建与家庭局域网类似的飞机局域网络。通过飞机电源插座的设置，能够将飞机中电子设备网络连接，实现飞机通信系统中信息资源的实时共享。（3）传输的速度高。电力线是通信整体线路的传输通道，通过扩频或者OPDM的调制技术加持，并给予使用频率的不同，可以达到3到10Mbps[2]。（4）飞机电力线通信稳定性比较好。PLC在飞机机载系统中的应用，能够使得飞机的电力通信整体效果良好，飞机中机载设备其用电波动进一步降低，且保证数据的安全性与可靠性。飞机在其自然的运行环境中，其电源系统的电压变化总量的交流电源是115V左右，其直流电源在28.5V左右，机电设备的馈电线整体压降小于8V，三相电压的位移小于120°，总体的电压谐波分量将小于5%。（5）屏蔽性好。飞机整体外壳架构实际上已经起到了屏蔽罩的作用，再加上飞机通常在距离地面较远的对流层以上运行，能够较大程度降低那些非人为干扰的情况。
2.2 缺点
（1）噪声干扰。噪声主要是因为机电设备所连接的电源电力线用电所导致的，这些较强的噪声将会直接影响信息资源的整体传输质量，噪声类型有脉冲噪声、白噪声以及周期噪声等，并且这些噪声的干扰无法在运行过程中进行避免。（2）低压PLC使用哪一种数据的编码进行通讯，其载波的中心频率选择、注入耦合以及电路都将直接决定着通讯整体质量水平的高低。
3 飞机电力线载波数据通信技术分析
3.1 飞机电力线载波通信系统的网络结构
飞机的机载设备是保证其运行与飞控系统安全性的一系统基本性机电系统，包括飞机电源系统、燃油管理、刹车、救生、液压能源以及应急动力系统等。为了能够对分别在飞机各处的机电设备信息资源实现贡献，达到各个机电设备的相互协调，就必须实现机电设备的综合性管理与控制，PLC技术在其中的应用十分有必要。飞机PLC系统其网络结构主要有两层，即物理层（PHY）与数据的链路层（DLL），其中的DLL主要是将飞机相邻站点之间的信息正确性传输，使得噪音与干扰项的数据通道成为一种近似无差错的数据通道。DLL在其逻辑数理方面又可细分为逻辑链路子层（LOGIC LINK CONTROL）与介质的访问控制子层（MAC）[3]。
逻辑链路控制子层其主要功能为：（1）数据链路的拆除与建立工作，包括收发关系确定、同步地址的确认等。（2）信息资源传输，有信息格式、编码、数量、信息流量的调节与接受认可程度等。（3）传输差错的控制，包括对信息的丢失、失控与重复等控制与防止。（4）对异常情况的处理，对飞机中信息出现的异常情况进行实时监控并在第一时间进行处理。在协议中对运行中的异常状况进行故障维修处理与恢复。
介质访问控制子层的主要功能：（1）对于来自LLC层的信息数据进行接收。（2）将飞机机电设备的网络媒体使用时间与方式进行实时控制，保证信息传输的高度安全性。（3）对接收到的数据信息进行整理并添加相关控制信息，将其下传到物理层级中。（4）接收来自与物理层级的数据帧。（5）检验数据帧中的信息资源并对其进行控制。（6）将数据帧解开，并去除其控制层面，并实现数据向LLC层的传输。
物理层的PHY这一功能是向机电系统提供数据链路的实体连接，并进行物理连接的维持与释放有关电气与机械方面的规程与功能。总的来说，物理层的问题就是在考虑资源在通信信道方面的传输问题。
3.2 扩频载波通信技术
拓展频谱的通讯技术是近些年来发展较为快速的技术，在飞机的通信中有着较为广泛的使用。扩频技术是将要传输的数据拓宽到信息带更宽的频带中，通过其接收端口的操作，将信息接收恢复到信息带宽。扩频通信是利用一种随机编码对进行传输的信息资源进行相关调制，然后通过频谱的拓展传输，在接收端可利用同样的编码进行解读处理。
3.3 正交频分复用技术
正交频分复用（OFDM）是一种多载波的调制技术，通过信道中相互重叠的子信道进行数据信息的有效传输。此项技术能够实现原有信号资源的多项分解，通过多个子信号的分类调制多个子载波，然后进行信息的统一发送，在其接收端口进行数据的有效合并，大大提升了数据的整体传输速率。并行传输的数据资源可以通过拓展多信息号效率进行脉冲干扰噪声的有效抵抗，将所要传输的串行信息进行串并转换，然后以基带形式利用IDFT进行信息调制[4]，在接收端口，可对接收到的信号进行相关技术处理，使其转换为原有基带信号。OFDM这一技术有着较强的抗干扰性能与高效宽带利用效率，能够实现飞机各部分信息的灵活性传输，并按其本质将其分解到不同载波频带中，以充分克服窄带干扰与频率表的衰落问题[5]，其前向的纠错码技术也可以有效克服脉冲噪声的干扰，是现阶段飞机高速信息传输的理想技术选择，与信道编码和交织技术的有效结合能够实现通信的高效性。
4 结束语
在现阶段数字信息的传输都是经过电缆、光缆等物理通道实现的，有着较多的劣势。利用现有的电力线载波通信能够实现线路的投资与维护成本。随着我国机电设备一体化的发展，电子线载波数据通讯已经达到了一个较高的水平，其在飞机的机电设备整体化应用，能够实现数据总线技术与多处理机技术的统一管理，是机载设备的重要发展方向。
参考文献
[1]曾萍，黄梓瑜，李仕彦，等.低压电力线载波通信系统设计[J].物联网技术，2012，12（03）：56-58.
[2]孔思豪.电力线载波通信技术的发展和应用[J].企业技术开发，2013，20（09）：129-130.
[3]吕振肃，雷锡社，刘敏.低压电力线通信技术及其应用[J].甘肃科学学报，2010，04（11）：28-34.
[4]孙海翠，张金波.低压电力线载波通信技术研究与应用[J].电测与仪表，2010，08（03）：54-57.
[5]戚佳金，陈雪萍，刘晓胜.低压电力线载波通信技术研究进展[J].电网技术，2010，05（13）：161-172.
