低壓電力線OFDM數(shù)字通信技術(shù).pdf

1、低壓電力線載波通信(PLC)以其自身的優(yōu)勢(shì)，已引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注。然而，由于低壓配電網(wǎng)具有不同于通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，在這種網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)可靠、安全的通信是相當(dāng)困難的。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)以其抗噪聲和多徑干擾能力強(qiáng)、帶寬利用率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)高速PLC提供了一個(gè)有效的解決方案，OFDM技術(shù)的應(yīng)用是國(guó)內(nèi)外高速PLC研究的最新方向。但是，針對(duì)基于低壓電力線的OFDM技術(shù)的基礎(chǔ)性研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而OFDM技術(shù)作為一種調(diào)制技術(shù)

2、本身仍存在固有的一些問(wèn)題需要解決，比如OFDM的同步問(wèn)題、峰均值比問(wèn)題以及針對(duì)具體的信道環(huán)境如何對(duì)OFDM的各個(gè)子載波進(jìn)行編碼調(diào)制等。因此，本文結(jié)合對(duì)配電網(wǎng)實(shí)際信道的測(cè)試分析結(jié)果，深入研究OFDM技術(shù)的基礎(chǔ)理論和具體實(shí)現(xiàn)，目的是促進(jìn)和推動(dòng)高速PLC的更廣泛應(yīng)用和發(fā)展，早同在國(guó)內(nèi)推廣實(shí)現(xiàn)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PLC高速通信產(chǎn)品。 本文論述了PLC的基本原理和發(fā)展，首先介紹了在PLC中采用的傳統(tǒng)基本調(diào)制方式和擴(kuò)頻通信方式，以及國(guó)際通用的

3、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀，然后討論了現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在PLC中的應(yīng)用，并重點(diǎn)論述了OFDM技術(shù)研究的發(fā)展和關(guān)鍵性問(wèn)題。 從信道的接入阻抗、信號(hào)衰減和噪聲三個(gè)方面對(duì)低壓電力線載波信道特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了基于反射現(xiàn)象的多徑信道模型，并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型參數(shù)的遺傳算法辨識(shí)，效果良好。 針對(duì)實(shí)際低壓電力線信道環(huán)境，建立了一個(gè)低壓電力線OFDM通信系統(tǒng)的物理試驗(yàn)平臺(tái)，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)框圖，發(fā)送端和接收端各個(gè)模塊的工

4、作原理，以及系統(tǒng)軟件的相關(guān)設(shè)計(jì)問(wèn)題。在該物理試驗(yàn)平臺(tái)上，本文重點(diǎn)對(duì)OFDM的信道估計(jì)與均衡和同步技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 針對(duì)低壓電力線時(shí)變頻率選擇性衰落信道，指出了OFDM通信的信道估計(jì)和均衡的必要性，以及固定權(quán)值均衡器和迫零法均衡所存在的問(wèn)題，提出了基于LMS算法的自適應(yīng)線性均衡和基于多層感知器(MLP)的非線性頻域均衡方法，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析比較，表明基于MLP的非線性均衡器對(duì)實(shí)際低壓電力線信道的補(bǔ)償效果更好。 對(duì)

5、OFDM通信的同步偏差進(jìn)行了分類(lèi)，基于一個(gè)實(shí)際的OFDM通信系統(tǒng)模型，量化分析了同步偏差對(duì)系統(tǒng)性能的影響，給出了OFDM系統(tǒng)正常運(yùn)行對(duì)同步的要求的一個(gè)定量參考。對(duì)幾種傳統(tǒng)符號(hào)定時(shí)同步方法進(jìn)行分析，提出了一種新同步判決準(zhǔn)則的改進(jìn)延遲相關(guān)法，并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析了各種符號(hào)定時(shí)同步方法的性能，結(jié)果表明，本文提出的新判決準(zhǔn)則改進(jìn)延遲相關(guān)法更加穩(wěn)定可靠、精度高，是一種有效的符號(hào)定時(shí)同步方法。 為了克服低壓電力線的多徑效應(yīng)影響，本文提出了基于