电力线通信之正交频分复用科技分析与应用

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1、电力线通信之正交频分复用科技分析与应用第一章概述1.1引言电力线通信与其它媒介通信技术一样，其通信的基础均依赖于通信信道，通信的质量和性能也都主要受到电力线通信信道的影响与制约。同时，由于电力设施、线路及系统具有独特的特性，特别是电力线路上设备众多、供能设备繁杂、线路所处环境恶劣等因素的影响，对电力线通信提出了更高的要求。实现电力线通信目标，必须要科学选择信号处理技术方案，发挥信号处理技术的优势，充分利用信道编解码、自适应调制解调和相干检测等技术，来减少或降低恶劣的电力线信道对电力线通信造成的影响，提高通信的质量与性能。工程实践证明，正交频分复用(OFD

2、M)技术具有对抗频率选择性衰落、多径时延和频谱利用率高等诸多优点。在工程中，可以结合电力线信道特点，充分发挥正交频分复用(OFDM)技术优势，减小各类噪声干扰的影响，降低电力线通信信道衰减，确保电力线通信质量。在发送数据信息时利用GMSK（高斯滤波最小频移键控）或OFDM（正交频分多路复用）调制技术进行用户数据调制，把加载于电流上的高频信息，通过电力线传输，在接收端先经过滤波器将已调制的信号取出，再经过解调，就可恢复获得原通信信号，并传送到计算机或，实现信息传递。类似的电力线通技术很早就开始运用，来完成通信功能。载波处理主要是基于正弦信号发生器产生副载波

3、阵列，该技术方案导致系统十分庞杂，造价非常高。这种状况在1971年后得到了根本性的扭转，也为OFDM技术的发展奠定了坚实的基础。当时的系统中的全部调制和解调功能的方案，通过相关技术进一步简化了振荡器阵列以及相关接收机中本地载波之间严格同步的问题，为实现OFDM的全数字化提供了可能。目前，电力线通信中正交频分复用技术已经成为电力线通信的关键技术之一，加强对基于OFDM技术的电力线通信系统研究，对于促进电力线通信的发展具有十分重要现实意义。1.2国内外研究现状1.2.1电力线通信相关研究国内外关于电力线通信的研究，如文献［2］、［3］主要集中在：通信线路的优

4、化、信道编码创新、信号同步分析、信道估计与设计、降低峰均比技术等方面，都对电力线通信技术的重要性有充分的认识。部分文献集中于对信号同步技术的研究，信号同步技术是任何一个通信系统都需要解决的实际问题，其性能直接关系到整个通信系统的性能。可以说没有正确的同步算法，就不可能进行可靠的数据传输，它是信息可靠传输的前提。对于数字通信系统，除了载波同步的问题外，还有符号同步的问题，目的是使接收端得到与发送端周期相同的符号序列，并确定每个符号的起止时刻，进而实现块同步或帧同步。关于通信线路的优化，主要基于通信线路的物理联接，更关注通信线路的质量与通信资源的优化配置。信

5、道编码研究主要集中于对信道更加有效的利用，提高信道利用效率。信号同步分析，研究主要集中于载波同步、样值同步、采样同步、时序同步、频率同步等方面的探讨与研究。信道估计主要是对已有信道资源进行归纳梳理，对信道的效益进行综合评估，以确保获得最佳的信道使用效益。加强对电力线通信系统中正交频分复用技术研究与应用的研究，就是要综合以上各种研究成果的基础上，获得最佳的应用效果，促进电力通信，以及电力事业的科学发展，更好地为地方经济社会发展服务。一些文献资料对电力线通信的概述进行了科学论述，指出电力线通信(电力线通信)是利用已有的电力线网络作为信息传输媒质的一种通信方法

6、，具有诸多优点，但同时也存在许多技术上的困难和需要破解的障碍。戚佳金，徐殿国，周岩等在文献［4］中，指出了低压电力线载波通信通信的劣势，比如：物理拓扑繁杂、电力线信道时变、通信质量可靠性差等。认真分析了电力线通信网络的拓扑结构和组网模型，结合自己的研究提出了组网优化目标函数，并提出了一种基于信道状态和服务需求的电力线通信组网算法。分析了网络拓扑结构、信道特性和通信误码率、传输延时之间的关系，也提出了相关估算方法，为电力线通信的研究提供了有益借鉴。蒋伟，杨俊杰，初凤红在文献［5］中，介绍了电力线宽带通信的基本原理，指明了宽带电力线通信技术是电力线载波通信发

7、展的重要方向之一。同时，介绍了两种主要用于电力线载波通信的宽带调制技术:扩频技术和正交频分复用技术，分析了该两种技术在电力线通信中抗干扰和抗多径效应的原理，比较了这两种技术应用于电力线通信时的优缺点，为电力线通信的发展研究指明了方向。典型的电力线通信系统示意图如图1-1所示。第二章正交频分复用技术及特点2.1正交频分复用技术基本原理电力线通信的一个主要特征就是多径传播，即接收端所接收到的信号是通过不同的直射、反射、折射等路径到达接收端的，这些信号的到达时间和相位都不相同。不同相位的多个信号在接收端叠加，同相叠加会使信号幅度增加，而反相叠加则会削弱信号的幅

8、度。这样，接收信号的幅度将会发生急剧变化，从而产生信号衰落。同时由于多径传输，在