低压电力线ofdm体系信道估计研究

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1、低压电力线OFDM体系信道估计研究第1章绪论1.1课题研究的背景及意义电力线通信(Pounication,PLC)是以电力线为媒介，进行语音、视频等信号传输的一种特殊通信方式，其可用频带为1.1M-30M[1]。这种通信方式可以避免通信网络的重复建设，节约投资成本，而且电力线网络覆盖范围非常广，是其他任何网络无法相比的，也不受任何无线环境的影响，因此在家庭智能网、物联网及宽带无线接入领域具有独特的优势和不可估量的发展前景，目前对低压电力线通信系统的研究受到了越来越多的关注[2-4]。但是将低压电力线作为通信信道会有许多固有的缺点，如噪声干扰多

2、、信号衰减大、多径效应等，严重制约着电力线通信技术的发展，这就要求低压电力线通信采用的调制方案必须高效的应对这种环境[5]。目前扩频技术和正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技术是低压电力线通信使用的主要调制方式；这两种调制方式都有很好的抗多径衰落性能，但是OFDM技术的抗噪性能好、频谱利用率高且均衡也比较简单，已经成为了低压电力线通信首选的调制方式；并且已被家庭插电联盟(HomePlug)、国际电信联盟(ITU_T)G.hn、美国电气和电子工程师协会(IEEE)P1901.

3、2等电力线通信国际标准所采用[6-8]。然而，为了使低压电力线OFDM通信系统有更好的传输性能，进行OFDM系统关键技术的研究是相当重要的，而信道估计就是其关键技术之一。系统要进行相关检测、解调和均衡时，必须以信道估计为基石，信道估计性能的好坏直接影响通信系统的性能，所以如何获取更加准确的信道状态信息对低压电力线通信系统至关重要。除此之外，信道估计器的成本在整个通信系统的成本中占据着很大的比例，而信道估计算法的复杂度与估计器的造价有密切的关系，因此，对低压电力线OFDM通信系统进行信道估计的研究有其特有的经济和实用意义。1.2低压电力线通信技

4、术国内外发展现状首先在国外开展低压电力线通信技术研究的是英国的NORbps。1998年，两家公司为了推广低压电力线通信技术的市场，又成立了NOR.bps，随后西班牙DS2公司开发研制的电力线调制解调芯片的传输速率达到了45Mbps。到2002年，为了使低压电力线通信标准化，全球36家通信公司成立了Homeplug联盟，两年以后，欧盟为了统一制定欧洲的低压电力线通信技术标准，实施了OPERA(OpenPLCEuropeanAlliance)计划，这一计划加快了PLC的商业化。到目前为止，亚洲、欧洲、非洲、大洋洲、北美洲和南美洲等六个大洲的40多

5、个国家和地区建立了低压电力线通信的试验网络，并且取得了一定的成果。..第2章低压电力线OFDM通信系统2.1低压电力线信道特性分析低压电力线通信信道的输入阻抗是指信号发送端和接收端之间电网的等效阻抗[34]。输入阻抗的大小与电网上传输信号的耦合效率有直接关系，因此它是表征低压电力线传输特性的重要参数之一[35]。研究低压配电网络的输入阻抗，对改善发送机效率与提升网络的输入功率等有重大意义。铜和铝是制作低压电力线的主要材料，它们自身的阻抗很小，随导线的电导率和截面积不同而不同，并且对线上所传输信号的频率并不敏感。但是，有关实测结果表明，传输信号

6、的频率的不同可以引起低压配电网络的输入阻抗的变化，一般来说，当电力线中没有任何负载时，可以将电力线看作一根均匀分布的信号传输线，同时在分布电感和分布电容的作用下，低压电力线网络的输入阻抗随传输信号的频域增大而减小这一规律变化[36,37]。当电网中存在负载时，根据文献[37]实测结果知，对所有频率的传输信号而言，网络的输入阻抗都会相应减小，与频率无关，呈现没有规律的变化，这是由于电力线上面连接有多种不同的负载设备，这些负载设备的存在可以使与电网形成很多共振电路，进而导致出现许多低阻抗区，在这些局部的低阻抗区上就会出现违反电力线输入阻抗随传输信

7、号频率增大而降低的这一一般规律的情况，并且不同类型的负载在不同频率下的阻抗变化也各不相同。此外，在不同时刻、不同地点，低压配电网的输入阻抗也是不同的，所以，低压配电网输入阻抗的实际情况是非常复杂的，有时其变化甚至是不可预测的。2.2OFDM系统基本原理所谓的OFDM是一种在移动通信和地面波数字广播中被采用的调制技术，能够实现数据的高速传输，是由并行传输体制发展而来的。从原理上讲，它是一种特殊的多载波传输方案，首先通过串并转换将速度较快的串行数据流转换为了速度较慢的并行数据流，然后使用了多个正交子载波进行并行传输，提高了频带利用率，最后在接收端

8、利用子载波的正交性能准确的恢复出发送的数据，这是OFDM技术核心思想。从频域的角度看，图2-6解释了这种正交性。由式(2-4)可以看出，OFDM符号相当于每一个被调