基于自適應(yīng)OFDM的電力線高速數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、電力線作為一種分布廣泛，不需布線，連接方便的通信媒介，在智能家庭網(wǎng)絡(luò)和寬帶接入領(lǐng)域具有得天獨厚的優(yōu)勢和不可估量的市場潛力。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)具有抗多徑時延、抗信道衰落、頻譜利用率高、硬件實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，近年來受到廣泛關(guān)注。將自適應(yīng)技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合，將更有效的應(yīng)對復(fù)雜惡劣的電力線通信環(huán)境，實現(xiàn)可靠高速的數(shù)據(jù)通信。自適應(yīng)OFDM技術(shù)的關(guān)鍵問題是實時準(zhǔn)確的信道估計和高效的OFDM自適應(yīng)調(diào)制和功率分配。本文在研究信道模型的基礎(chǔ)

2、上，根據(jù)對各用戶的子信道的瞬時特性估計的結(jié)果，采用動態(tài)分配數(shù)據(jù)速率和傳輸功率，有效地優(yōu)化了系統(tǒng)性能，并利用構(gòu)建的通用信道仿真平臺對所設(shè)計的系統(tǒng)性能進行測試。主要工作如下：
　　 首先，通過對低壓電網(wǎng)不同區(qū)域，不同時段的測試樣本進行分析，在已有傳輸模型的基礎(chǔ)上，提出將粒子群算法應(yīng)用于電力線通信多徑傳輸模型的參數(shù)辨識，縮短辨識時間，提高擬合精度，為低壓載波通信調(diào)制技術(shù)的研究和設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。
　　 其次，研究自適應(yīng)OFD

3、M通信系統(tǒng)的實現(xiàn)機理，討論自適應(yīng)調(diào)制OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、OFDM信號幀結(jié)構(gòu)、載波控制方法，并對系統(tǒng)性能進行分析，建立適應(yīng)低壓電力線信道特性的參數(shù)選擇方案。
　　 再次，針對標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波方程不適用于非線性電力線信道，擴展卡爾曼濾波算法計算量大、復(fù)雜度高的特點，本文提出了基于梳狀導(dǎo)頻的無先導(dǎo)卡爾曼濾波算法，采用加權(quán)采樣點線性化方法代替泰勒公式線性截斷的方法進行時域信道估計的同時，利用載波間的信道頻域相關(guān)函數(shù)和卡爾曼濾波的估計誤差的協(xié)

4、方差矩陣，對濾波結(jié)果在頻域進行最小均方誤差(MMSE)意義下的估計，采用時頻域聯(lián)合估計算法使估計精度得到進一步提高。
　　 另外，針對多用戶OFDM系統(tǒng)基于迭代的信道和比特功率分配算法實現(xiàn)復(fù)雜，而分組分配方法雖降低了運算復(fù)雜度，但卻使系統(tǒng)性能下降的特性，本文從優(yōu)化的角度出發(fā)，提出采用具有全局優(yōu)化能力的粒子群算法，將信道分配和比特分配問題相結(jié)合，實現(xiàn)電力線信道下多用戶自適應(yīng)OFDM子載波比特、功率分配，節(jié)省運算時間，降低發(fā)射功率，

5、提高頻譜利用率。
　　 最后，針對低壓電力線信道復(fù)雜多變，載波通信研究者缺少全面的試驗環(huán)境來測試和評估設(shè)計方案，單純依賴現(xiàn)場調(diào)試，影響開發(fā)速度的狀況，本文建立了集軟、硬件于一體的模塊化、開放式的測試仿真平臺，來模擬低壓電力線載波通信信道特性，以無源阻容元件為核心構(gòu)建阻性、感性、容性負載的基礎(chǔ)模擬單元，以計算機控制繼電器的方式實現(xiàn)不同拓撲結(jié)構(gòu)，使用戶可以根據(jù)具體需要獲得不同情況的信道模擬環(huán)境，期望成為相關(guān)研究人員開發(fā)電力線載波通信