低压电力线OFDM通信系统的实现及其均衡与同步技术的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要近来，电力线载波通信(PLC)作为一种廉价的通信方式引起了人们的关注，并且正处于快速的发展之中。电力线网络具有覆盖面广、接入方便灵活的特点，作为接入网使用具有独特的优势。但是电力线信道上存在的各种噪声、衰减和多径传播等问题，这些都大大提高了通信的难度。正交频分复用(OFDM)技术被认为是一种能有效削弱电力线信道上述各种不良影响的调制技术，而引入到电力线通信的研究之中。本文的主要工作是实现了～个电力线OFDM通信系统，并在此基础上开展了OFDM均衡和OFDM符号定时同步的研究和试

2、验工作。本文的研究和试验结果表明，在220V电力线网络上实现OFDM通信是可行的。论文首先介绍了正交频分复用(OFDM)技术的基本理论及其实现过程，分析了将正交频分复用技术应用于电力线载波通信的可行性和优点。实现一个电力线正交频分复用通信系统是本文工作的重点之一。论文介绍了所实现系统的结构，对该系统各个组成部分的功能分别进行了解释和说明。本文还对软件总体构架和软件设计之中的关键结构进行了说明。以所研制的通信系统为试验平台，进行了信道估计和OFDM符号定时同步的研究。本文提出了一个基于LMS算法的电力线OF

3、DM频域自适应均衡方法，将其与固定抽头的均衡器进行了比较，通过试验验证了前者的效果优于后者。并针对该算法的收敛性问题，通过试验手段找到了一个比较合适的步长取值区间，步长在这个区问内取值可以同时获得较快的收敛速度和稳定性。OFDM同步试验表明，电力线上的噪声，尤其是脉冲噪声，是OFDM符号定时同步的主要障碍。本文以一个实际的OFDM信号为例，比较了双滑动窗口法、延迟相关法和一种改进的延迟相关法等三种同步方法的效果．并对更多的信号样本进行了试验，试图找到各自合适的判决阈值。研究结果表明，双滑动窗口法计算量最小

4、，但在电力线通信的环境中其计算结果不够稳定。后两种方法结果稳定性得到很大改善。而改进的延迟相关法同步效果最好，但是计算量也最大，意味着对接收器计算速度的要求也更高。关键词：低压电力线载波通信；正交频分复用；信道估计；均衡；同步；符号定时I华中科技大学硕士学位论文AbstractRecently，PowerlineCommunication(PLC)asoneofthelowestcostmannerforsignaltransmission，attractsincreasingattention，andi

5、sdevelopingwithhighspeed．ThewidecoverageandtheconvenientaccessofpowerlinenetworkgrantitselfauniqueadvantageaSaccessnetwork．Butthenoises，theattenuationandthemultipathpropagationinheringinthepowerlinemakeitverydifficulttorealizesuchkindofcommunicationsystem

6、．ConsideringthefactthattheOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM)techniqueisalleffectivenessmodulationtechnologytoovercomethedifficultycausedbythepowerlinechannelinfluences，itwasintroducedintothePLCresearch．Themainobjectivesofthisthesisaretodevelopt

7、hiscommunicationsystemandtocarryouttherelevantstudiesonthedevelopedsystem．Itcontainsthefollowingaspects：tObuildapowerlineOFDMcommunicationsystemmodel，todevelopaneffectiveequalizationmethodforsignaltransmissionandtoinvestigateOFDMsymboltimingintheexperimen

8、talenvironment．Boththeresearchandtheexperimentresultsofthisthesisshowthattocommunicatewith220Vpowerlinenetworkisdefinitelyfeasible．ThethesisfirstintroducesthebasictheoryandtherealizationaspectsofOFDM，andthendemonstr