Ứng dụng công nghệ OFDM trong truyền thông trên đường dây điện lực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------

NGUYỄN VĂN QUÂN

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ OFDM TRONG TRUYỀN
THÔNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC

Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. PHẠM VĂN BÌNH

Hà Nội - 2014


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

MỤC LỤC………………………………………………………………….….

1

LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………………...

5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT……………………….

6

DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………….

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ…………………………………………………

8

PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………………………………

11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PLC…………………………

13

1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ PLC...................................

13

1.2. PHÂN LOẠI CÔNG NGHỆ…………………………………………..…..

14

1.2.1. Phân loại theo mức điện áp…………………………………………....

14

1.2.2. Phân loại theo tốc độ bit………………………………………………

14

1.2.3. Phân loại theo phạm vi……………………………………..….…..…..

15

1.3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA PLC………………………....

17

1.3.1. Ứng dụng trong các hệ thống quản lý, giám sát lưới điện và đồng hồ

17

1.3.2. Truyền thông đường dài tốc độ cao………………………..….……....

18

1.3.3. Mạng truy cập Internet sử dụng công nghệ PLC…………..….…..….

18

1.3.4 Ứng dụng trong gia đình - Intelligent home…………………..…….…

18

1.4. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TRUYỀN THÔNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY
CÁP ĐIỆN LỰC………………………………………………..……………...

19

1.5. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG………………………………………....

20

1.5.1. Khối cách ly (Power Line Isolation)………………………………..…

20

1.5.2. Khối điều chế tín hiệu (Signal Modulation)………………………..…

21

1.5.3. Khuếch đại của bộ phát và bộ thu (Signal Amplification)……………

21

1.5.4. Khối giải điều chế tín hiệu (Signal Demodulation)……………..….....

21

1.6. CÁC KỸ THUẬT TRIỂN KHAI TRONG CÔNG NGHỆ PLC…………

22

Trang 1


1.6.1. Đặc tính kênh truyền đường cáp điện…………………………….…..

22

1.6.1.1 Sự giới hạn băng thông…………………………………………….

23

1.6.1.2 Nhiễu trên đường cáp điện…………………………………………

24

1.6.1.3 Trở kháng đường truyền và sự phối hợp trở kháng…………….….

27

1.6.1.4 Suy hao trên lưới điện………………………………………….…..

28

1.6.1.5 Hiện tượng sóng dừng……………………………………..………

29

1.6.1.6 Sự phát xạ sóng điện từ và khả năng gây nhiễu……………………

29

1.6.1.7 Kết luận

30

1.6.2. Phối ghép với lưới điện……………………………………….……….

31

1.6.2.1 Mạch ghép tín hiệu………………………………………….……..

31

1.6.2.2 Các bộ lọc tương tự………………………………………...………

34

1.6.3. Các phương thức mã hóa……………………………………………...

37

1.6.3.1 Mã xoắn……………………………………………………………

37

1.6.3.2 Mã Reed – Solomon……………………………………….………

41

1.6.4. Các phương thức điều chế…………………………………….………

43

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA OFDM…………………………..

44

2.1. Trực giao trong OFDM………………………………………………..….

45

2.2. Thu phát tín hiệu OFDM………………………………………………….

49

2.2.1. Chuyển đổi nối tiếp song song (Serial to Parallel)……………………

50

2.2.2. Điều chế sóng mang phụ………………………………………….…...

51

2.2.3. Chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian……………….………

51

2.2.4. Điều chế tần số vô tuyến (RF Modulation)…………………….……..

52

2.3. Khoảng bảo vệ GI (Guard Interval)……………………………….………

53

2.3.1. Chống lỗi do dịch thời gian……………………………………….…..

53

2.3.2. Chống nhiễu giữa các symbol (ISI)……………………………….…..

54

2.3.3. Mào đầu và phân cách sóng mang…………………………….………

56

2.4. Hạn dải và tạo cửa sổ cho tín hiệu OFDM………………………….…….

57

2.4.1. Lọc thơng dải…………………………………………………….…....

58

Trang 2


2.4.2. Sử dụng dải bảo vệ dạng cosin nâng…………………………….……

60

2.5. Các kỹ thuật điều chế trong OFDM…………………………………….…

60

2.5.1. Điều chế BPSK…………………………………………………….….

61

2.5.2. Điều chế QPSK…………………………………………………….….

62

2.5.3. Điều chế QAM…………………………………………………….…..

65

2.5.4. Mã Gray………………………………………...……………….…….

66

2.6. Các đặc tính của OFDM…………………………………………………..

68

2.6.1. Ưu điểm……………………………………………………………….

68

2.6.2. Nhược điểm………………………………………………………...…

68

2.7. Kết luận…………………………………………………………………....

69

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH HĨA MẠNG ĐIỆN GIA ĐÌNH…………….………

70

3.1. MƠ TẢ CHƯƠNG………………………………………………………..

70

3.2. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÁC MƠ HÌNH KÊNH THỰC TẾ…..

71

3.3. PHƯƠNG PHÁP LUẬN GẦN ĐÚNG CỦA HÀM TRUYỀN ĐƯỢC
ĐỀ XUẤT………………………………………………………………….......

72

3.3.1 Lý thuyết về các tham số ma trận………………………...………..…..

73

3.3.2 Gần đúng hàm truyền phức dùng các tham số S………………..…...…

74

3.3.3 Sự bù cho các hiệu ứng ghép…………………………….…….…........

75

3.4 BỐ TRÍ THỰC TẾ VÀ THỰC HIỆN…………….………………….……

76

3.4.1 Thiết kế và xây dựng mạch ghép………………………………..….....

77

3.4.2 Định chuẩn bộ phân tích mạng véc tơ (Vector Network
Analyzer)……………………………………………………………...………..

77

3.4.3 Xây dựng một mạng điện thực nghiệm….……………………….....….

79

3.4.4 Trở kháng tải……………………………………………………...…....

81

3.4.5 Quy trình đo để xác định gần đúng hàm truyền………………..…...…

81

3.5 XỬ LÝ KẾT QUẢ…………………………………………………..…......

82

3.5.1 Quy trình xử lý kết quả………………………………………….……..

82

3.5.2 Thiết kế Script MATLAB………………………………………....…...

82

Trang 3


3.6 PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ………………………………….………….

86

3.7 KẾT LUẬN……………………………………………………….………..

86

CHƯƠNG 4 MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG OFDM TRONG
MATLAB………………………………………………………………………

87

4.1 MÔ TẢ CHƯƠNG………………………………………………………...

87

4.2 CÁC KHÁI NIỆM MÔ PHỎNG OFDM……………………………….…

88

4.3 MÔ PHỎNG BỘ PHÁT OFDM…………………………………………...

90

4.3.1 Giải thuật bộ phát OFDM………………………………………..….....

90

4.3.1.1 Bộ chuyển đổi nối tiếp sang song song……………………………

90

4.3.1.2 Điều biến /mã hóa………………………………………………….

90

4.3.1.3 Ánh xạ tần số rời rạc……………………………………………….

91

4.3.1.4 Sự đếm kênh và sự tạo ký tự hướng dẫn…………………………..

91

4.3.2 Thực thi bộ phát OFDM MATLAB…………………………………...

92

4.4 MƠ PHỎNG MẠNG ĐIỆN GIA ĐÌNH………………………….……….

94

4.5 MƠ PHỎNG BỘ THU OFDM……………………………………..…...…

96

4.5.1 Thuật toán bộ thu OFDM………………………………………………

96

4.5.1.1 Biến đổi Fourier nhanh…………………………………………….

98

4.5.1.2 Sự cân bằng………………………………………………………..

98

4.5.1.3 Giải điều biến, sự mã hóa………………………………………….

99

4.5.1.4 Bộ chuyển đổi từ song song sang nối tiếp…………………………

99

4.5.2 Thực thi bộ thu OFDM MATLAB………………………………………

99

4.6 KIỂM TRA THUẬT TỐN…………………………………………….....

102

4.6.1 Q trình kiểm tra giải thuật……………………………………………..

102

4.6.2 Các kết quả đánh giá thuật toán……………………………………….…

103

4.7 KẾT LUẬN…………………………………………………………..….…

108

TỔNG KẾT…………………………………………………….........................

109

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………..…

111

Trang 4


LỜI CAM ĐOAN
Trong suốt quá trình học tập tại Viện đào tạo Sau Đại học-Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội, nhờ sự giúp đỡ và hướng dẫn của quý thầy cơ tơi đã tích luỹ được một
số kiến thức nền tảng cho nghề nghiệp sau này. Thực hiện luận văn tốt nghiệp là giai
đoạn hồn tất q trình học của một học viên.
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung được đề cập trong luận văn “Ứng dụng công
nghệ OFDM trong truyền thông trên đường dây điện lực - PLC” được viết dựa trên
kết quả nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Phạm Văn Bình.
Mọi thơng tin và số liệu tham khảo đều được trích dẫn dầy đủ nguồn và sử dụng
đúng luật bản quyền quy định. Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về nội dung luận
văn của mình.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Phạm Văn Bình, người đã tận
tình hướng dẫn, góp ý, động viên trong suốt q trình thực hiện đề tài. Với phương
pháp làm việc khoa học, kinh nghiệm thực tiễn, thầy đã truyền đạt cho tôi những lời
khun, kiến thức q báu để tơi có thể hồn thành luận văn tốt nghiệp tốt đẹp.
Do thời gian thực hiện luận văn và năng lực của bản thân còn hạn chế, nên chắc
chắn những vấn đề được đề cập và nghiên cứu trong đề tài sẽ không thể tránh khỏi có
thiếu sót. Tơi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy cơ và những
người quan tâm, để luận văn được hoàn thiện tốt hơn.
Trân trọng cảm ơn!
Hà nội, ngày 13 tháng 06 năm 2014
Học viên

Nguyễn Văn Quân

Trang 5


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
AC
AWGN
BER
BPSK
DBPSK

Tiếng Anh
Alternating Current
Additive White Gaussian Noise
Bit Error Rate
Binary Phase Shift Keying
Differential Binary Phase Shift
Keying
Direct Digital Syntherizer
Digital Fourier Transform
Differential Phase Shift Keying
Differential Quadrature Phase Shift
Keying
Digital Signal Processing

Tiếng Việt
Điện thế xoay chiều
Nhiễu Gauss trắng cộng sinh
Tỉ lệ lỗi bit

Khóa dịch pha nhị phân
Khóa dịch pha nhị phân vi sai

Tổng hợp tần số trực tiếp
Biến đổi Fourier rời rạc
Khóa dịch pha vi sai
Khóa dịch pha cầu phương vi
DQPSK
sai
DSP
Xử lý tín hiệu số
Ghép kênh phân chia theo tần
FDM
Frequency Division Multiplexing
số
FFT
Fast Fourier Transform
Biến đổi Fourier nhanh
FIR
Finite Impulse Response
Đáp ứng xung hữu hạn
ICI
Inter-carrier Interference
Nhiễu liên sóng mang
Biến đổi Fourier nhanh
IFFT
Inverse Fast Fourier Transform
ngược
IIR
Infinite Impulse Response

Đáp ứng xung vô hạn
ISI
Inter-symbol Interference
Nhiễu liên ký tự
MATLAB
Matrix Laboratory
Thử nghiệm ma trận
Orthogonal Frequency Division
Ghép kênh phân chia theo tần
OFDM
Multiplexing
số trực giao
Mã hóa OFDM sử dụng điều
OFDM-PSK
OFDM using PSK-based encoding
chế PSK
OFDM using DPSK-based
Mã hóa OFDM sử dụng điều
OFDM-DPSK
encoding
chế DPSK
Mã hóa OFDM sử dụng điều
OFDM-QAM OFDM using QAM-based encoding
chế QAM
Mã hóa OFDM sử dụng điều
OFDM-BPSK
OFDM using BPSK encoding
chế BPSK
Mã hóa OFDM sử dụng điều
OFDM-QPSK

OFDM using QPSK encoding
chế QPSK
Mã hóa OFDM sử dụng điều
OFDM-DBPSK
OFDM using DBPSK encoding
chế DBPSK
Mã hóa OFDM sử dụng điều
OFDM-DQPSK
OFDM using DQPSK encoding
chế DQPSK
DDS
DFT
DPSK

Trang 6


OFDM-8QAM

OFDM using 8QAM encoding

OFDM-16QAM

OFDM using 16QAM encoding

OFDM-64QAM

OFDM using 64QAM encoding

OFDM-PLC

OFDM in Power line
communication

PAPR

Peak Average Power Ratio

PLC

Power line Communication

PSK
QAM
QPSK

Phase Shift Keying
Quadrature Amplitude Modulation
Quadrature Phase Shift Keying
Short, Open, Load and Throuput
standards used for calibrating a
network analyzer

SOLT

Mã hóa OFDM sử dụng điều
chế 8QAM
Mã hóa OFDM sử dụng điều
chế 16QAM
Mã hóa OFDM sử dụng điều

chế 64QAM
OFDM trong truyền thông
trên đường dây điện lực
Tỷ số cơng suất trung bình
đỉnh
Truyền thơng trên đường dây
điện lực
Khóa dịch pha
Điều chế biên độ cầu phương
Khóa dịch pha cầu phương
Các chuẩn sử dụng: Ngắn,
mở, tải, thông lượng để đo
đạc một máy phân tích mạng

DANH MỤC CÁC BẢNG
Danh mục các bảng

Trang

Bảng 1.1 : Những bước tiến chính của cơng nghệ PLC……………......…...…

16

Bảng 2.1 : Các dạng mức điều chế……………………….................................

61

Bảng 2.2 : Quan hệ của cặp bit điều chế và tọa độ của các điểm tín hiệu điều
chế QPSK……………………………………………………............................

64

Bảng 2.3 : Bảng Mã Gray………………………………………………….......

66

Bảng 3.1 : Các định nghĩa tham số S hai cổng…………………………….......

74

Bảng 4.1 : Xác minh kết quả - BPSK…………………………………….....…

106

Bảng 4.2 : Xác minh kết quả - QPSK…………………………………….....…

106

Bảng 4.3 : Xác minh kết quả - DBPSK……………………………………......

107

Bảng 4.4 : Xác minh kết quả - DQPSK……………………………………..…

107

Bảng 4.5 : Xác minh kết quả - 8QAM…………………………………...….…

107

Bảng 4.6 : Xác minh kết quả - 16QAM…………………………………..……

107

Trang 7


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Danh mục các hình vẽ

Trang

Hình 1.1 : Phân vùng tần số trong PLC……………......………......………......

16

Hình 1.2 : Ứng dụng PLC trong quản lý điện…………….................................

17

Hình 1.3 : Mạng thơng tin PLC…………............................…......………........

18

Hình 1.4 : Mơ hình ứng dụng PLC trong gia đình - Intelligent home…...........

18

Hình 1.5 : Ghép và tách tín hiệu ra khỏi đường dây điện……………..........…

19

Hình 1.6 : Sơ đồ khối của hệ thống…………………………………....…....…

20

Hình 1.7 : Mơ hình hệ thống truyền thông tin số trên đường dây điện lực ......

22

Hình 1.8 : Phổ tần PLC của thơng tin nội bộ……………………………......…

23

Hình 1.9 : Ví dụ về sự méo tín hiệu trên lưới điện…………………..….......…

23

Hình 1.10 : Các băng tần trong tiêu chuẩn CENELEC………………..…....…

24

Hình 1.11 : Xung nhiễu xuất hiện khi bật đèn…………..………………..……

25

Hình 1.12 : Nhiễu xung tuần hồn…………..………………..……..................

26

Hình 1.13 : Nhiễu phát ra khi chạy máy hút bụi và phổ tần của nó……….…..

26

Hình 1.14 : Suy hao trong mạng điện gia đình tại tần số 130 KHz………..…..

28

Hình 1.15 : Hiện tượng sóng dừng…………..………………..…….............…

29

Hình 1.16 : Mạch ghép dung kháng…………..………………..……................

32

Hình 1.17 : Mạch ghép kết hợp LC…………..………………..……................

33

Hình 1.18 : Các mạch lọc RC…………..………………..……………….........

35

Hình 1.19 : Các mạch lọc LC đơn giản…………..………………..……..........

35

Hình 1.20 : Các mạch cộng hưởng LC…………..………………..…...........…

36

Hình 1.21 : Mạch lọc thơng dải dùng vi mạch HA17741…………..…........…

37

Hình 1.22 : Ví dụ bộ mã hóa mã chập tỷ lệ 1/2…………..…........................…

38

Hình 1.23 : Sơ đồ cây biểu diễn bộ mã hóa mã xoắn…………..…...............…

39

Hình 1.24 : Sơ đồ lưới biểu diễn bộ mã hóa mã xoắn…………..…..…………

39

Hình 1.25 : Sơ đồ lưới giải mã…………..………………..……........................

40

Hình 1.26 : Đường sống và kết quả giải mã…………..……………...…..……

41

Hình 1.27 : Hệ thống sử dụng mã RS…………..………………..…….....……

42

Trang 8


Hình 2.1 : Cấu trúc trong miền thời gian của một tín hiệu OFDM……….…..

46

Hình 2.2 : Phổ của họ sóng mang trực giao…………..………………....….…

47

Hình 2.3 : Phổ của 1 tín hiệu OFDM có 5 sóng mang con…......………......…

48

Hình 2.4 : Sơ đồ khối thu phát OFDM…......………......………......…….........

49

Hình 2.5 : Tạo tín hiệu OFDM, giai đoạn IFFT…......………......……….........

51

Hình 2.6 : Điều chế tần số vơ tuyến tín hiệu OFDM băng cơ sở sử dụng kỹ
thuật tương tự. …......………......………......………......………......……..........

52

Hình 2.7 : Điều chế tần số vơ tuyến tín hiệu OFDM băng cơ sở sử dụng kỹ
thuật số (DDS (Direct Digital Syntherizer) - Tổng hợp số trực tiếp) …......…..

52

Hình 2.8 : Hiệu quả loại bỏ ISI của dải bảo vệ…......………......………...........

55

Hình 2.9 : Dạng sóng trong miền thời gian của sóng mang con…......…….......

57

Hình 2.10 : Phổ của tín hiệu OFDM với 52 sóng mang con…......……............

58

Hình 2.11 : Phổ của tín hiệu OFDM với 1536 sóng mang con…......……........

58

Hình 2.12 : Đáp ứng tần số của tín hiệu OFDM khơng qua lọc…......….…......

59

Hình 2.13 : Đáp ứng tần số của tín hiệu OFDM sử dụng bộ lọc FIR (Finite
Impulse Response - đáp ứng xung hữu hạn) với chiều dài cửa sổ bằng 3….....

59

Hình 2.14 : Cấu trúc của symbol sử dụng dải bảo vệ dạng cosin nâng..............

60

Hình 2.15 : Biểu đồ khơng gian tín hiệu BPSK…......………......………......…

62

Hình 2.16 : Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK…......………......………......…….

64

Hình 2.17 : Chùm tín hiệu M-QAM…......………......………......……….........

65

Hình 2.18 : Giản đồ IQ của 16-PSK khi dùng mã Gray. Mỗi vị trí IQ liên tiếp
chỉ thay đổi một bit đơn…......………......………......………......………..........

66

Hình 2.19 : Giản đồ IQ cho các dạng điều chế sử dụng trong OFDM...............

67

Hình 3.1 : Tổng hợp các đặc tính làm cản trở việc truyền tín hiệu…......…….

70

Hình 3.2 : Mạng hai cổng…......………......………......………......……….......

73

Hình 3.3 : Hệ hai cổng được mơ tả qua các tham số ABCD…......……............

74

Hình 3.4 : Hệ thống được mô tả như một loạt các ma trận ABCD…......……...

76

Hình 3.5 : Giản đồ mạch của một mạch ghép được sử dụng trong các phép đo

77

Hình 3.6 : Đáp ứng độ lớn và pha của các mạch ghép.......................................

79

Trang 9


Hình 3.7 : Sự định chuẩn của VNA…......………......………......……..............

80

Hình 3.8 : Bố trí mạng thực nghiệm…......………......………......…….............

80

Hình 3.9 : Tiết diện của một dây ba lõi Flex…......………......……..................

80

Hình 3.10 : Lưu đồ thuật tốn thiết kế cho s2t.m của Script…......……...........

83

Hình 3.11 : Lưu đồ thuật tốn cho tmath.m của Script…......………......…......

84

Hình 3.12 : Bảng liệt kê những mục cần kiểm tra cho các phép đo…......……

85

Hình 4.1 : Tồn bộ sơ đồ minh họa cho một hệ thống PLC…......…….............

89

Hình 4.2 : Ánh xạ tần số rời rạc - Độ lớn…......………......………......…….....

91

Hình 4.3 : Ánh xạ tần số rời rạc - pha…......………......………......………......

92

Hình 4.4 : Lưu đồ thuật tốn của bộ phát OFDM – MATLAB…......…….......

93

Hình 4.5 : Sơ đồ khối mơ hình mạng điện gia đình…......………......………....

94

Hình 4.6 : Sơ đồ thuật toán xác định Eb/No đối với 1 ví dụ cụ thể hệ truyền
thơng được lựa chọn ..………......………......………......………......……........

97

Hình 4.7 : Sơ đồ khối của bộ thu OFDM…......………......………......………..

98

Hình 4.8 : Lưu đồ thuật toán cho bộ thu OFDM - MATLAB…......……..........

101

Hình 4.9 : Kết quả mơ phỏng của OFDM – BPSK…......………......……….....

103

Hình 4.10 : Kết quả mơ phỏng của OFDM – QPSK…......………......……......

104

Hình 4.11 : Kết quả mơ phỏng của OFDM – DBPSK…......………......……...

104

Hình 4.12 : Kết quả mơ phỏng của OFDM – DQPSK…......………......……...

105

Hình 4.13 : Kết quả mơ phỏng của OFDM – 8QAM…......………......…….....

105

Hình 4.14 : Kết quả mơ phỏng của OFDM – 16QAM…......………......……...

106

Trang 10


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, đất nước đã có những bước phát triển vượt bậc nhờ
những thành tựu mà các ngành kinh tế quốc dân mang lại và ngành công nghiệp viễn
thông cũng không là ngoại lệ. Hiện nay công nghệ truyền thông tin trên đường dây
điện lực PLC (Power Line Communication) đã mở ra hướng phát triển mới trong lĩnh
vực thông tin. Với việc sử dụng các đường dây truyền tải điện để truyền dữ liệu, công
nghệ PLC cho phép kết hợp các dịch vụ truyền tin và năng lượng.
Cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng của các cơng nghệ khác trong lĩnh vực
viễn thông và công nghệ thông tin, hiện nay công nghệ PLC đã cho phép cung cấp
dịch vụ truyền tải điện kết hợp với các ứng dụng khác như: Đo lường từ xa, giám sát
thiết bị và truyền thông trong các siêu thị, các tịa nhà thơng minh, các hệ thống điều
khiển xa, hệ thống đọc công tơ từ xa bằng máy tính, các hệ thống tự động hóa thơng
minh tiết kiệm năng lượng, truy nhập Internet, truyền thoại và video trên đường dây

điện lực...
Với nhiều ứng dụng và ưu điểm như vậy, nghiên cứu về PLC trở thành một lĩnh
vực nghiên cứu hứa hẹn mở ra một hướng đi trong việc áp dụng các công nghệ vào đời
sống, giúp con người có thể sử dụng máy móc và thiết bị phục vụ tốt hơn cho các lĩnh
vực khác nhau. Vì vậy, để thuận lợi cho việc tìm hiểu về PLC tôi đã lựa chọn đề tài
cho luận văn tốt nghiệp cao học: “Ứng dụng công nghệ OFDM trong truyền thông trên
đường dây điện lực PLC (Power Line Communication)”.
2. Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Luận văn này trước hết là để đáp ứng yêu cầu của chương trình đào tạo trong
chương trình đạo tạo Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật Truyền thông của Viện
Đào tạo Sau Đại học – Đại học Bách khoa Hà Nội. Trong quá trình học tập tại trường
và nghiên cứu các tài liệu tham khảo, học viên cũng đã được làm quen với các công
nghệ mạng đang được triển khai hiện nay.

Trang 11


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THƠNG PLC

Thơng qua q trình làm đề tài, học viên mong muốn củng cố lại các kiến thức mà
mình đã được học, rèn luyện thói quen, tác phong nghiên cứu và tìm hiểu các công
nghệ mới trong lĩnh vực viễn thông.
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là sử dụng công nghệ điều chế OFDM để xử lý
thơng tin trong mơ hình truyền thơng trên một mạng điện sinh hoạt trong gia đình. Với
mong muốn tìm hiểu về cơng nghệ PLC, đánh giá, tính toán và đưa ra giải pháp kỹ
thuật tối ưu, đồng thời áp dụng kết quả của q trình tính tốn này đề xuất một mạng
PLC thực tế trong một ngôi nhà với rất nhiều các ứng dụng PLC đã nêu ở trên.
3. Phương pháp nghên cứu
Để hoàn thành đề tài này, học viên đã thực hiện các phương pháp nghiên cứu như:
Phương pháp phân tích, tìm hiểu tài liệu qua sách tham khảo, giáo trình, các cơng trình

nghiên cứu, đề tài… cũng như mạng internet. Ngoài ra học viên cũng tìm hiểu và phân
tích các tài liệu trên mạng internet.
4. Nội dung
Đề tài được tổ chức thành 4 chương và các phần với các nội dung như sau:
Phần mở đầu
-

Chương 1: Các kiến thức tổng quan về công nghệ PLC

-

Chương 2: Ngun lý cơ bản của OFDM

-

Chương 3: Mơ hình hóa mạng điện gia đình

-

Chương 4: Mơ phỏng hệ thống truyền thông OFDM trong MATLAB
Tổng kết

Trang 12


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PLC
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CƠNG NGHỆ PLC
PLC (Power Line Communication) là cơng nghệ cho phép truyền tín hiệu (thoại,

số liệu ) đồng thời với dòng điện cung cấp điện năng trên đường cáp điện bằng cách sử
dụng các phương pháp điều chế số trên dải tầng cịn lại của đường dây điện. Cơng
nghệ PLC cho phép mở ra một phương tiện truyền dẫn mới có những ưu điểm đặc biệt
so với những cơng nghệ truyền thống.
Truyền thơng trên được cáp điện có từ những năm 1920 khi q trình điện khí
hóa bắt đầu. Sự ra đời và phát triển công nghệ này đồng thời cho phép các nhà sản
xuất các thiết bị điện gia dụng tích hợp các tính năng của truyền thơng vào sản phẩm
của họ, cho phép mỗi thiết bị điện gia dụng đóng vai trị như một nút mạng trong mơi
trường mạng sử dụng đường cáp điện làm phương tiện truyền dẫn. Như vậy các ổ cắm
điện , vốn chỉ được dùng với mục đích cung cấp điện cho các thiết bị, giờ đây đã trở
thành các cổng truyền số liệu hữu dụng và linh hoạt đối với người sử dụng. Các nhà
cung cấp điện thời đó dựa vào đường cáp điện để truyền dẫn số liệu vì mạng điện thoại
lúc đó rất khơng tin cậy. PLC cịn được dùng trong việc giám sát, quản lý từ xa vì các
vùng sâu, vùng xa khơng có mạng điện thoại. Đặc điểm của cơng nghệ PLC thời kỳ đó
là tốc độ chậm, băng thơng hẹp, chủ yếu là điểm nối điểm. Khi đó người ta sử dụng
phương thức điều chế bật tắt sóng mang tin (turn on - turn off carrier), điều chế sóng
mang tương tự như điều chế tuyến tính và điều chế tần số.
Giống như các công ty điện lực trên thế giới, từ lâu tổng công ty điện lực Việt
Nam đã sử dụng kỹ thuật này để truyền tải các thông tin phục vụ ngành điện, nhưng
với cách này tố độ truyền tin rất thấp. Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của
cơng nghệ, đặc biệt là cơng nghệ sản xuất vi mạch tích hợp giá rẻ cho từng ứng dụng
đặc biệt - ASIC (Application Specific Integrated Circuit) đã cho phép PLC có những
bước phát triển nhảy vọt và trở thành một trong những công nghệ truy nhập băng rộng
vào tốc độ cao đầy hứa hẹn (Bảng 1.1).

Trang 13


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

1.2 PHÂN LOẠI CÔNG NGHỆ
1.2.1 Phân loại theo mức điện áp
- Mức điện áp cao (110-500kV): Kết nối các nhà máy điện với các khách hàng
lớn, các khu vực tiêu thụ điện năng với đường truyền tải dài từ vài chục kilomet đến
vài trăm kilomet.
- Mức điện áp trung bình (6,6KV-30KV): Đường dây trung kế cấp điện đến các
trạm biến áp. Cung cấp cho các khu dân cư rộng, các khu công nghiệp, khu đô thị,
khoảng cách truyền tải ngắn hơn từ vài kilomet đến vài chục kilomet.
- Mức điện áp thấp (110V-380V): Cung cấp điện năng cho các khách hàng là các
hộ gia đình, cơ quan, trường học…với khoảng cách truyền tải ngắn từ vài trăm mét
đến vài kilomet. Hệ thống lưới điện hạ thế kết nối đến tất cả các khách hàng, do vậy
ứng dụng của công nghệ PLC cho mạng truy nhập sử dụng mạng hạ thế có tiềm năng
rất lớn. Đây thực sự là mức điện áp được cấp đến từng nhà khách hàng, phạm vi được
các nhà viễn thơng quan tâm nhất.
Vì thực tế truyền dẫn tín hiệu trên lưới điện thế thấp thực hiện trực tiếp trên
mạng mà phần lớn các thiết bị điện vận hành, tạp âm và méo trên những mạng này rất
cao. Mặt khác các đặc tính vật lý trên mạng này thay đổi theo mỗi tải được bật hay tắt,
vì vậy mỗi cơng nghệ PLC lưới điện hạ thế cần có giải pháp khắc phục những vấn đề
vật lý như vậy.
1.2.2 Phân loại theo tốc độ bit
- PLC băng hẹp - tốc độ bit thấp: Ứng dụng PLC đầu tiên được dành cho phạm
vi tự động trong lĩnh vực được cung cấp điện năng. Phạm vi này chỉ yêu cầu tốc độ bit
thấp. Vì lý do đó và vì lý do quy định, người ta đã xác định dải tần có thể dùng cho
yêu cầu tự động trong nhà và trong lĩnh vực cung cấp điện năng. Dải tần đó nằm trong
khoảng từ 3 KHz đến 450 KHz (Tiêu chuẩn Mỹ - Nhật).
- PLC băng rộng - tốc độ cao: Vì dải tần được quy định bởi CENELEC chỉ cho
phép truyền dẫn ở tốc độ tương đối thấp, các nghiên cứu cho dải tần cao đang được
thực hiện. Vấn đề chính của dải tần này là tín hiệu tần số cao đặt trên dây dẫn sẽ suy
hao lớn. Dải tần MHz cũng xung đột với tần số dùng cho các dịch vụ khác chẳng hạn

Trang 14


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

như an ninh, điều khiển không lưu, các dịch vụ phát thanh quảng bá, dịch vụ quảng
cáo khác… Đó là lý do vì sao phải đề ra các quy định thống nhất. Hiện nay dải tần từ
1MHz đến 10MHz được dùng cho các ứng dụng ngồi nhà (outdoor), cịn dải tần từ
10MHz đến 30MHz được dùng cho các ứng dụng trong nhà (in-house).
Hiện nay một số hãng phát triển công nghệ (Mitsubishi, DS2, Main.net) đề nghị
phân chia bằng tần từ 0MHz đến 30MHz làm 3 đoạn dùng cho 4 liên kết (4 link) (Hình
1.1).
Trong đó link 1 hoặc link 4 được dùng cho truyền thông giữa thiết bị tập trung
(tại trạm biến áp - HE) và bộ lặp (Repeater); Link 2 được dùng cho các dịch vụ mạng
gia đình; Link 3 dùng cho mục đích dự trữ. Thực tế Mitsubishi và DS2 đã cho thương
mại sản phẩm Modem PLC 45 Mbit/s, trong đó băng thông cho đường lên (Up), (24
Mbit/s cho link 4); Đường xuống (Down) là 27 Mbit/s (18 Mbit/s cho link 4). Tuy
nhiên những đề nghị này chưa được xem xét thành chuẩn chung.
1.2.3 Phân loại theo phạm vi
- PLC trong nhà (In - House PLC): Hệ thống PLC trong nhà dùng các cáp điện
trong nhà để truyền dẫn tín hiệu giữa các thiết bị PLC khác nhau trong nhà. Hệ thống
trong nhà có thể hoạt động như một mạng riêng mà khơng có bất kỳ một kết nối ra bên
ngồi.
- “Last mile’’ PLC: Là mạng truy cập nội hạt cho phép kết nối giữa mạng trục
truyền điện thoại và số liệu và điểm cung cấp điện cho từng khách hàng thông qua các
điểm kết nối đến nhà và khách. Trong nhiều trường hợp trạm hạ áp sẽ được dùng như
điểm kết nối mạng trục và mạng điện hạ thế sẽ được dùng để kết nối đến nhà của
khách hàng. Điểm kết nối mạng trục cũng có thể được tổ chức ở trạm biến áp trung thế
hoặc ở những điểm thích hợp khác.
Thời gian

1950
1980

Đặc điểm kỹ thuật
- Thông tin một chiều
- Sử dụng tần số thấp
- Thông tin một chiều

Trang 15

Ứng dụng
Truyền tín hiệu điều khiển
Hệ thống SCADA (Superisory


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

- Tần số từ 5- 500 KHz
1990

control and Data Acquisition )

- Thông tin hai chiều
- Giảm tạp âm
- Đường dây điện số được phát triển

1997

- Tần số từ 1 đến 30 MHz

bởi Norweb

- Tốc độ bit 1 Mbps

- Dịch vụ Internet tốc độ cao tới 1
Mbps - Dịch vụ quản lý năng lượng

2002

- Tốc độ 14 Mbps chuẩn

- Dịch vụ quản lý năng lượng

Homeplug phiên bản 1.0;

- In house Networking

Tháng 12 năm 2001

- Dịch vụ Internet băng rộng

- Tốc độ 45 Mbps ( Sản phẩm

- Phần truy nhập số liệu trong mạng

của DS2)

băng rộng tốc độ cao

Bảng 1.1 : Những bước tiến chính của công nghệ PLC

(Số liệu từ công ty Gemini Ernet & Young, Pháp và DS2 - Đức)

Hình 1.1 : Phân vùng tần số trong PLC

Trang 16


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

1.3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA PLC
Có thể nói phạm vi ứng dụng của công nghệ PLC là rất rộng lớn. Ban đầu là
truyền tải những thông tin phục vụ ngành điện như hệ thống đo lường, giám sát, điều
khiển trên đường dây điện lực.
Hiện nay, công nghệ PLC đã được triển khai rộng khắp ở nhiều nước. Hai lĩnh
vực ứng dụng hiện nay của PLC là:
- Truy cập nội hạt (last mile access)
- Kết nối mạng trong nhà (In - house networking).
Các dịch vụ của PLC luôn sẵn sàng tại mọi ổ điện và không cần thi công cáp, bao
gồm: Truy cập băng thông rộng (tới 45 Mbit/s hoặc hơn), các kết nối này luôn online,
dịch vụ thoại và fax, kết nối Lan (In house - LAN) cho các PC và máy in, các dịch vụ
băng hẹp khác như (House automation health care…).
Trên đây chỉ là một số phạm vi ứng dụng nhất định hiện đang được áp dụng trên
thế giới. Trong tương lai, các thiết bị PLC có thể cung cấp băng thông tới vài chục
Mbit/s (Hiện nay DS2 đã cho thương mại hóa sản phẩm PLC băng thơng đạt 45
Mbit/s) để cung cấp các ứng dụng VOD, hội nghị truyền hình.
1.3.1 Ứng dụng trong các hệ thống quản lý, giám sát lưới điện và đồng hồ

Hình 1.2 : Ứng dụng PLC trong quản lý điện
Mỗi công tơ điện được gắn thêm một thiết bị thu phát PLC, thông tin trên công
tơ sẽ được truyền về trung tâm, như thế việc quản lý và thu thập số liệu sẽ đơn giản

hơn rất nhiều so với cách làm truyền thống là phải cử người đến từng công tơ để lấy số
liệu. Thêm nữa, số liệu trên cơng tơ điện có thể gửi đến nhà khách hàng tương ứng,
như vậy người sử dụng sẽ kiểm soát được việc sử dụng điện của mình một cách hợp lý
hơn.

Trang 17


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THƠNG PLC

1.3.2 Truyền thơng đường dài tốc độ cao
Với ứng dụng công nghệ PLC thì việc truyền thơng tin đường dài,ngồi những
cơng nghệ truyền thống như cáp quang, vi ba thì hiện nay đã có thêm một giải
pháp,đó là dùng đường dây tải điện cao thế để kết hợp truyền thông tin tốc độ cao. Tuy
có sự suy hao lớn do bức xạ ra ngồi khơng gian lên tầm xa bị hạn chế nhất định
nhưng lại có ưu điểm rất lớn là đường dây tải điện cao thế từ hàng chục KV đến hàng
trăm KV đều có sẵn ở mọi nơi.
1.3.3 Mạng truy cập Internet sử dụng cơng nghệ PLC
Thay vì phải đi từng đường cáp riêng biệt đến từng nhà người sử dụng, việc ứng
dụng PLC cho phép tích hợp đường điện thoại, đường truyền Internet vào cùng một
đường điện lưới.

Hình 1.3 : Mạng thơng tin PLC
1.3.4 Ứng dụng trong gia đình – Intelligent home

Hình 1.4 : Mơ hình ứng dụng PLC trong gia đình – Intelligent home

Trang 18

ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THƠNG PLC

Đó là ý tưởng cho một căn nhà hiện đại tự động hoàn toàn với các thiết bị điện
được điều khiển theo ý muốn của người sử dụng. Hầu hết các thiết bị điện trong nhà
đều được tích hợp với modem PLC và người sử dụng có thể điều khiển bất kỳ thiết bị
nào ở mọi nơi trong nhà như các hệ thống chiếu sáng được quản lý và hoạt động tự
động do một máy tính trung tâm điều khiển, cánh cổng cũng được điều khiển đóng mở
tự động hay các hệ thống báo động, camera đều được quản lý và điều khiển qua hệ
thống PLC. Không những thế, các thiết bị điện cịn có thể tự động gửi thơng tin (nhiệt
độ, độ ẩm, tình trạng quả tải) đến một máy chủ trong nhà để người sử dụng có thể dễ
dàng biết được tình trạng của tồn bộ các thiết bị. Ta có thể thấy rõ ràng rằng, nếu
không sử dụng công nghẹ PLC cho hệ thống đa dạng như trên thì việc đi các đường
cáp tín hiệu sẽ rất phức tạp.
1.4 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TRUYỀN THÔNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY CÁP
ĐIỆN LỰC

Hình 1.5 : Ghép và tách tín hiệu ra khỏi đường dây điện

Trang 19


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

Ý tưởng của cơng nghệ PLC là ghép tín hiệu số liệu có tần số cao vào đường cáp
điện có tín hiệu cơ sở là 50/60 Hz để truyền đi và ở phía thu sẽ tách tín hiệu số liệu tần
cao ra khỏi tín hiệu điện 50/60 Hz đưa đến khối xử lý tín hiệu. Việc ghép tín hiệu là
một khía cạnh quan trọng của cơng nghệ PLC. Tín hiệu thơng tin cần truyền phải nằm
trong dải tần cao nhiều tần số dòng điện chính và các hài của nó. Đồng thời, tín hiệu
phải có cơng suất đủ lớn để đưa vào đường cáp điện. Một biến áp có đặc tính thơng
cao có thể được dung để ghép tín hiệu vào dịng điện chính. Bộ lọc thơng cao đảm bảo

dịng điện chính và các hài của nó được cách ly khỏi modern.
Phía thu, bộ lọc được dùng để cách ly tín hiệu điện và tín hiệu số liệu. Bộ lọc
thơng cao sẽ chặn lại tín hiệu dịng điện chính 50/60 Hz, cho qua tín hiệu tần số cao
đưa đến khối xử lý số liệu.
Phương pháp trên làm việc tốt với dải tần nhỏ hơn 150 KHz, nhưng đối với dải
tần cao hơn, cần có các mạch phụ để cho phép ghép tín hiệu qua biến áp. Việc ghép
cũng phải đảm bảo bảo vệ modern khơng bị q trình q độ nhanh trong dịng điện
chính làm hỏng. Q trình q độ có đủ năng lượng để làm hỏng mạch điện.

1.5 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG

Hình 1.6 : Sơ đồ khối của hệ thống

1.5.1 Khối cách ly (Power Line Isolation)

Trang 20


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

Một phần quan trọng của bộ phát và thu tín hiệu trên đường dây điện lực là giao
diện giao tiếp với đường dây điện lực. Bởi vì mạch của chúng ta phải giao tiếp với lưới
điện 220V- 50Hz, nếu khơng có sự cách ly cẩn thận, những phần cịn lại của mạch
điện có thể dễ dàng bị cháy.
Ý tưởng cho mạch cách ly là có thể hồn tồn ngăn chặn tín hiệu 50Hz, cho các
tín hiệu thơng tin đi qua. Tín hiệu thơng tin trong trường hợp này là các tín hiệu điều
chế tần số. Trong mạch điện này, tần số sóng mang có thể được thiết lập xung quanh
giá trị 70KHz. Bởi vì các tín hiệu vào có một tần số giới hạn trong khoảng từ 500Hz
đến 5KHz mạch cách ly sẽ phải cho phép các tín hiệu trong khoảng từ 65KHz đến
75KHz. Mạch các ly là một tụ điện 10nF được nối với một biến áp âm tần. Mạch này

hoàn toàn ngăn chặn các tín hiệu 50Hz và cho tín hiệu trong khoảng 50KHz đến
80KHz đi qua. Bằng việc đặt mạch cách ly này giữa đường dây điện lực và phần cịn
lại của mạch điện, chúng ta chắc chắn rằng tín hiệu điện áp 220V sẽ không ảnh hưởng
đến mạch phát và mạch thu, và do đó tín hiệu thơng tin có thể truyền và nhận được
trên đường dây điện lực.
1.5.2 Khối điều chế tín hiệu (Signal Modulation)
Được sử dụng để điều chế tín hiệu vào. Nó có thể được sử dụng để phát ra tín
hiệu xung vng và xung tam giác sao cho phù hợp với kênh truyền.
1.5.3 Khuếch đại của bộ phát và bộ thu (Signal Amplification)
Tín hiệu từ nguồn thường rất nhỏ. Thậm chí sau khi điều chế, nó khơng đủ
mạnh để bộ phận có thể thu được bởi vì phải chịu sự tác động cao của nhiễu trên
đường dây điện lực. Do đó, tín hiệu điều chế cần phải được khuếch đại trước khi đưa
lên hoặc vừa mới nhận được từ đường dây điện lực.
1.5.4 Khối giải điều chế tín hiệu (Signal Demodulation)
Tần số điều chế được sử dụng trong bộ phát để điều chế tín hiệu vào. Trong
mạch thu, tín hiệu điều chế tần số này được khôi phục. Với bộ dao động điều khiển
bằng điện áp hoạt động tuyến tính và ổn định sử dụng cho điều chế tần số với độ méo
nhỏ.

Trang 21


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

1.6 CÁC KỸ THUẬT TRIỂN KHAI TRONG CƠNG NGHỆ PLC
1.6.1 Đặc tính kênh truyền đường cáp điện
Môi trường truyền là một vấn đề quan trọng của bất kỳ hệ thống thông tin nào.
Do bản chất sơ khai của đường cáp điện không phải là để truyền dẫn tín hiệu thơng tin
cho nên khơng có một sự đảm bảo hiệu năng nào khi thực hiện truyền thơng trên cáp
điện nhìn từ quan điểm truyền dẫn tín hiệu.

Lưới điện là một mơi trường vơ cùng phức tạp với rất nhiều các loại tín hiệu
khác nhau cùng tồn tại như tín hiệu xoay chiều 220V – 50Hz, các loại nhiễu trên mọi
dải tần, các sóng vơ tuyến, các xung điện áp xuất phát từ các thiết bị điện… Ngồi ra,
khơng thể phản ánh một cách chính xác năng lượng trong mơi trường dây dẫn điện.

Hình 1.7 : Mơ hình hệ thống truyền thơng tin số trên đường dây điện lực

Trong khi đó. thực tế điện dung của đường dây bị chi phối trong các trường hợp
mà trở kháng lớn hơn nhiều đặc tính của dây. Một số loại tải có tính dung kháng, tuy
trở kháng đối với tín hiệu điện 50Hz lớn nhưng lại là trở kháng nhỏ so với tín hiệu
truyền dẫn tần số cao, so đó làm suy giảm nghiêm trọng điến sự truyền dẫn tín hiệu
của PLC (hình 1.8)

Trang 22


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THƠNG PLC

Hình 1.8 : Phổ tần PLC của thơng tin nội bộ

Hình 1.9 : Ví dụ về sự méo tín hiệu trên lưới điện
1.6.1.1 Sự giới hạn băng thông
Như mô tả ở trên, bề rộng băng thơng là tỷ lệ với tốc độ bít, vì thế một băng
thơng lớn là cần thiết trong truyền thơng với tốc độ bít cao.
Ở châu Âu, băng thơng cho phép được quy định bởi tiêu chuẩn CENELEC, tiêu
chuẩn này chỉ cho phép dải tần số giữa 3KHz và 145,5KHz. Điều này gây khó khăn
cho PLC vì với băng thông như vậy không thể thực hiện được việc truyền những thơng
tin u cầu tốc độ bít cao như âm thanh, hình ảnh trực tuyến…
Hình 1.10 trình bày băng thơng một cách chi tiết của tiêu chuẩn CENELEC. Dải tần
số của PLC được chia làm 5 băng nhỏ. Hai băng đầu (3-9 và 9-95KHz) là giới hạn cho

nhà cung cấp năng lượng và 3 giới hạn kia dành cho tuỳ chọn của khách hàng cung

Trang 23


ỨNG DỤNG CỦA OFDM TRONG TRUYỀN THÔNG PLC

cấp năng lượng. Trong phần ghi chú thêm, chuẩn băng tần được cho phép cũng giới
hạn băng tần tại máy phát. Như vậy hiện tại vẫn chưa có một thống nhất cho phép về
băng tần của PLC, đó là một hạn chế rất lớn ảnh hưởng đến sự phát triển của PLC.

Hình 1.10 : Các băng tần trong tiêu chuẩn CENELEC
Trong việc tăng thêm tốc độ bít, băng thơng rộng hơn có thể là cần thiết. Các
nghiên cứu gần đây đưa ra đề nghị tần số sử dụng trong khoảng giữa 1 và 20MHz. Nếu
khoảng tần này được sử dụng, nó có thể làm tăng thêm rất lớn băng thơng và có thể
cho phép các ứng dụng cần tốc độ bít cao trên đường cáp điện. Một số vấn đề quan
trọng là một phần của băng tần này đã được phân cho hệ thống thông tin khác. Những
hệ thống thông tin khác sử dụng những băng tần cho phép này cũng gây nhiễu loạn tới
hệ thống thông tin trên đường điện PLC. Một số ví dụ về hệ thống thơng tin trong dải
này là Radio, Radio nghiệp dư và hoa tiêu máy bay.

1.6.1.2 Nhiễu trên đường cáp điện
Đường dây điện được ra đời phục vụ cho việc truyền năng lượng điện chứ
không nhằm mục đích truyền thơng tin. Khi đưa thơng tin truyền trên đó, ta sẽ gặp
phải rất nhiều yếu tố gây nhiễu cho tín hiệu.
Nguồn gây nhiễu chính trên lưới điện xuất phát từ các thiết bị điện, chúng sử
dụng nguồn cung cấp 50Hz và phát ra thành phần nhiễu kéo dài trên toàn bộ phổ tần
của lưới điện. Phần nữa chính là từ sóng radio ở khắp mọi nơi như các hệ thống thơng
tin di động, phát thanh, truyền hình, kiểm sốt khơng lưu, qn sự… ở mọi băng tần
được sử dụng sóng tần số thấp vài trăm KHz đến sóng tần số siêu cao hàng GHz mang

Trang 24