FCC电力线通信法规和测量方法
1、引言
FCC组织众多企业和组织对宽带电力线通信（BPL）进行了研究与讨论，先后发布了三份相关的Report and Order（ET Docket No.03-104，04-37和04-245），并在Part15中新增了subpart G，终于正式制定了BPL的管理及技术法规。
2、电力线通信简介
在Part15中，FCC为了规范电力线通信的管理，对如下相关的概念作了明确的说明与定义。
（1）载流系统Carrier Current System：通过电力线以传导的方式发送射频能量的系统或子系统，其信号的接收可以是传导的（通过直接连接到电力线上的方式，属非意图发射），也可以是辐射的（通过空中接口接收从电力线上辐射出来的信号，属意图发射）。
（2）电力线载流系统Power Line Carrier Systems：一种作为非意图发射使用的载流系统。电力公司为了达到电力系统监测（比如保护延迟、计量等）的目的，以传导的方式将射频能量耦合到电力传输线上进行传输。该定义不包括用户接入线（分布子站到用户线路之间的部分）。
（3）接入宽带电力线Access Broadband over Power Line（Access BPL，接入BPL）：由电力公司安装并维护的载流系统，仅作为非意图发射使用，工作频率为1.705～80MHz，在中压或者低压电力线路上提供宽带的通信业务。Access BPL位于供电侧，其定义不包括（2）和（4）中定义的范围。
（4）室内宽带电力线In-House Broadband over Power Line（In-House BPL，室内BPL）：指的是不为电力公司所拥有、维护或者控制的电力线载流系统，其电力线可以是架空的、埋地的或者是在用户建筑的墙内、地板或者天花板之内。室内BPL可以是局限于用户所在的大楼或者小区内的封闭的网络系统，也可以连接到接入BPL系统。
比较而言，可以认为接入BPL位于电力线通信系统的接入侧，而室内BPL位于用户侧。
3、认证要求
根据Part15的要求，在2006年7月7日之后，接入BPL设备需满足Certification认证要求。Part 15的subpart G负责接入BPL设备的radio部分，subpart B负责其digital部分。
4、技术要求
4.1 传导骚扰
接入BPL设备不要求传导骚扰测试。
4.2 辐射骚扰
4.2.1 中压电力线通信系统
中压指在1～40kV之间，一般指变电站之间的线路。
（1）对工作频率在1.705kHz～30MHz的系统，其辐射骚扰按照意图发射设备要求处理（限值见表1）。
表1 中压电力线通信系统频率1.705kHz～30MHz辐射骚扰限值
频率[MHz] 场强[μV/m] 测量距离[m]
0.009～0.490 2400/F（kHz） 300
0.490～1.705 2400/F（kHz） 30
1.705～30.0 30 30
（2）对工作频率大于30MHz的系统，按非意图发射设备的要求处理（A类设备限值，见表2）。
表2 中压电力线通信系统频率大于30MHz辐射骚扰限值
频率[MHz] 10m处场强[μV/m]
30～88 90
88～216 150
216～960 210
＞960 300
4.2.2 低压电力线通信系统
低压指120/240V，一般指分布变压器到用户大楼之间的线路。
对30MHz以上频段，辐射骚扰按B类非意图发射设备的要求处理（限值见表3）。
表3 低压电力线通信系统频率大于30MHz附设骚扰限值
频率[MHz] 3m处场强[μV/m]
30～88 100
88～216 150
216～960 200
＞960 500
对9kHz～30MHz频段，仅能作为非意图发射设备使用，但辐射骚扰按意图发射设备要求处理（限值见表4）。
表4 低压电力线通信系统频率9kHz～30MHz附设骚扰限值
频率[MHz] 场强[μV/m] 测量距离[m]
0.009～0.490 2400/F（kHz） 300
0.490～1.705 2400/F（KHz） 30
1.705～30.0 30 30
特别地，对于525～1705kHz，可选用的限值是：15μV/m，距离47715/F（kHz）。
4.3 降低和避免骚扰的要求
（1）为了避免干扰某一地点同一频段的已得到许可的业务（licensed），接入BPL系统要加入自适应的降低骚扰的技术，以便能以遥控方式降低功率及调节频率。采取的技术包括采用自适应或者陷波滤波器，或者完全避免某一频率或频段。如果采用陷波滤波器，则对30MHz以下的频段，在所陷频段的衰减性能应使其辐射发射比规定的限值低20dB，而对30MHz以上频段，衰减后应比限值低10dB；在达到此要求后，当收到来自移动业务运营者的有害干扰抱怨时，无须采取进一步的措施。
（2）为了避免因发生错误之后重新加电或者关闭后重启时，手动重新编程耗时较长所造成的延迟对受保护业务的干扰，要求接入BPL系统使用稳定的存储器或其他手段，来实现对先前的陷波设置等的迅速恢复，避免那些已被排除的频段的影响。
（3）接入BPL系统还应具备遥控关闭的性能，使得当其他的解决干扰问题的降低骚扰功能失效时，可以在控制中心直接关闭任何产生干扰的单元。
5、管理要求
（1）由行业认可的组织负责维护一个公开的数据库，以管理所有已经开始运营的接入BPL系统及即将运营的系统的相关信息，该数据库称为接入BPL数据库（Access BPL Database）。接入BPL运营商应向该组织提供至少如下信息：
●接入BPL运营商的名称，所在地邮编。
●工作频率。
●使用的接入BPL设备的制造商、型号、FCC ID；对已投入使用的设备，则为设备的商标及型号。
●联系人，包括电话、E-mail信息等。
●运营的日期，如果是即将运营的系统，则是计划的开始运营的日期。
对于即将运营的系统，相应公司应提前至少30天将上述信息提交到数据库。
数据库的管理人员在收到提交的信息后，应在3个工作日之内将数据录入到数据库。运营商提交上述信息时，无需通知FCC。
（2）licensed用户在受到干扰后，如果怀疑是由接入BPL系统引起的，则可通知数据库中指定的BPL运营商的联系人，二者商定一份可相互接受的时间表以展开调研，且一经确认干扰确实是由BPL系统造成的，运营商必须在商定的合理的时间内解决该问题而不能拖延。对由涉及到公共安全的用户提出的有害干扰问题，运营商必须在24h内回复，否则，运营商将被要求立即停止相关的运营。
（3）运营商部署BPL系统时，应提前至少30天，通知并咨询当地的涉及公共安全的用户，以便在设计和部署系统时，不致在安全部门所用的频率或频段上产生有害干扰。
（4）部署BPL系统时，不要使用管制频率或者管制区域内的特定频率。
（5）关于BPL设备的销售。接入BPL设备只能定向地销售给那些适合于操作BPL设备的有关公司，比如电力公共事业单位，接入BPL服务供应商或者其协会等，并由责任方（Responsible Party）负责保证此点。如果以其他方式销售，则可能会受到召回产品证书的处罚。
6、测试方法
6.1 一般原则
（1）测试时，EUT应处于最大功率状态，耦合的射频信号占空比亦最大。测试中可以采用专门的测试模式或者测试软件以模拟信号的上下链路的传输。
（2）对测试场所，要求其环境噪声比规定的限值至少低6dB，如果是现场测试等情况下，不能满足此要求的，则可在规定范围内适当减小测量天线与EUT的距离，然后根据ANSI C63.4-2003中的外推法计算到所需的距离。
（3）对数据通信模式，如果脉冲重复速率大于20burst/s，则使用准峰值检波器，而小于20burst/s时使用峰值检波器。
（4）对30MHz以上的频率，可选用电场天线（比如双锥天线）作为测量天线，要求其在水平和垂直两个方向、1～4m的高度范围内变化，以探测出最大辐射骚扰值。特别地，对测量接入BPL设备时，考虑到在现场测量时条件的限制等原因，可以不要求测量天线高度在1～4m范围内变动，而仅在1m的高度进行测量，其他高度采用5dB的天线高度校正因子。
（5）对30MHz以下的频率，可选用有源或者无源环形磁场天线作为测量天线。环形天线高度为1m，天线平面位于竖直方向，测量时，绕其竖直轴旋转180°以探测出最大值。使用有源环形磁场天线时，注意防止大信号的环境影响，以免损坏预放、接收机等。
（6）报告中应包括相对与限值最大的6个频点的骚扰值。
6.2 接入BPL设备
6.2.1 测试环境
EUT应包括全部BPL相关的设备，如耦合器、注入装置、分离装置、转发器、放大器、集线器以及架空的或者埋地的中压线缆等。现场测试时，对架空的及埋地的电缆设施，应各选三种典型的情况进行测试。
6.2.2 架空设施的辐射骚扰测量
（1）测量距离：一般情况下测量天线离架空线缆的水平距离为10m，但如果由于存在环境噪声问题，也可以在3m处测量，然后外推计算到10m处。外推的距离校正因子是：30MHz及其以上为20dB/decade，30MHz以下为40dB/decade。
（2）测量点的选择：从BPL信号注入电力线的点开始，沿着线缆，在0，1/4，1/2，3/4和1倍的中频（fM）的波长（λM）处进行测量。如果fM＞2fL，则测量点的范围应增加，其沿线缆的距离应到大于1/2λ L，增加部分的距离间隔为1/2λ M。以下举例对此进行说明。如果BPL注入到电力线上的信号的频率范围是3～27MHz，则中频为15MHz，对应波长为20m，低频的波长为100m。对应于O～1倍中频波长，测量点选择在沿着线缆距离注入点0，5，10，15，20m处。考虑到fM＞2fL，测量点还应增加至50m，间隔为10m，即增加20，30，40，50m处。
（3）除BPL注入装置外，对每个其他的接入BPL组件，如分离装置、转发器、放大器、集线器等，重复进行上述测量。
（4）关于距离校正因子的说明：对于架空线缆的测量，距离校正因子中的距离是指测量天线到架空线缆之间的直线距离。例如，假设天线高度为1m，在10m的水平距离处测量高度为11m的架空BPL电力线时，实际测量的直线距离应为14.1m，当外推计算30MHz以下规定距离处（30m）的值时，校准因子应为40log（30/14.1）=13.1dB，当外推到30MHz以上（规定距离为10m）时则为20log（10/14.1）=3dB。
6.2.3 埋地电缆设施的辐射骚扰测量
埋地的电缆BPL设施指那些BPL设备位于变压器台或地上的接线盒之内或附着在其上，但其射频能量只能直接耦合到地下电缆上的情况。进行辐射骚扰测量时，通常测量距离为10m，当采用3m的距离进行测量时，对30MHz以下和以上的距离校正因子分别为40dB/decade和20dB/decade。围绕EUT，至少应测量16个角度，以探测出最大的骚扰值，如果探测出在某一方向有较强的辐射，则在该方向上还应增加测量角度密度。
6.2.4 传导骚扰测量
对接入BPL设备，无须进行传导骚扰测量。
6.3 室内BPL设备和载流系统设备
室内BPL设备属于典型的复合类设备，可以当作两类设备处理：载流系统和PC外设。载流系统需要Verification认证，而PC外设需要DoC或者Certification认证。对室内BPL设备作为载流系统方面的性能，必须进行现场测试，必要时作为补充，也可以作为PC外设，在实验室环境下，进行辐射骚扰和传导骚扰测试。
6.3.1 现场测试的测量环境和辐射骚扰测量
测量时，EUT包括BPL modem、相关联的计算机接口设备、大楼配线、连接到电力公司的架空或者埋地线缆等。现场测试时，一般将EUT安装在大楼一层的外墙上，选择三个典型的安装环境进行测试。典型环境必须包括架空的和埋地的线缆，且建筑结构上没有金属墙板及屏蔽电缆。为探测出最大骚扰值，围绕EUT的测量角度至少应测量16个，在某些可疑的方向上，还需进行更密的测试。测量距离通常为10m，当采用3m的距离进行测量时，对30MHz以下和以上的距离校正因子分别为40dB/decade和20dB/decade。
6.3.2 架空线缆现场测试时的一些额外要求
除了围绕EUT在半径方向进行测量外，还要求沿着连接到建筑物的架空线缆，选择三个点进行测量。推荐沿着电缆，从线缆与建筑物连接点10m处开始测量，如果由于线缆长度不够，则在技术报告中，对试验环境与测试配置应予以解释说明。测量距离通常为10m（水平距离），必要时，也可以选择3m进行测量，然后外推计算到10m处，且校正因子中的距离为直线距离。
6.3.3 作为计算机外围设备测量时的原则
测试时，室内BPL设备采用最大速率收发数据，可以使用测试模式或测试软件来模拟数据流。室内BPL设备作为计算机外围设备测量时，除了辐射骚扰测试（按B类电子设备要求处理）外，还需要进行传导骚扰性能的测试。当作为非意图发射设备使用时，如果工作频率低于30MHz时，在535～1705kHz频段传导骚扰限值是60dBμV，辐射骚扰限值是15μV/m（距离为47715/F（kHz））；如果工作频率大于30MHz，传导骚扰按B类数字设备处理（其限值要求见表5）。
表5 室内BPL设备频率大于30MHz辐射骚扰限制
频率[MHz] 传导限值[dBμV]
准峰值 平均值
0.15～0.5 66 to 56 56 to 46
0.5～5 56 46
5～30 60 50
6.4 接入BPL设备认证技术报告的要求
接入BPL设备需要进行Certification认证，其技术报告应满足Part2.133的要求，且系统使用的每一项设备均应满足其自身的认证要求。报告中，关于设备的说明应包括如下信息：调制类型、载波数、载波间隔、信道带宽、陷波能力与控制、功率设置与控制、注入信号的占空比范围等；测量报告中还应包含测量数据及对应的发射的频谱图。
6.5 BPL运营商的责任
建议BPL运营商在设施安装之初及运营中定期的进行复合性测试，以保证其系统始终满足相应发射限值规定的要求。测试需要在典型设施上进行，对典型设施的选择最好从场地的整体情况出发进行考虑，除安装时所作认证测试外，运营商自己进行的测试结果无需报告给FCC。