OFDM在低压电力线载波通信中的应用研究

论文摘要

电力载波通信技术,简称PLC,是一种利用中、低压配电网作为通信介质,实现数据、语音、图像等综合业务传输的通信技术。近几年来,人们对宽带需求不断增长,PLC技术在宽带接入技术中得到了快速的发展,它利用电力网络资源实现了投资少、无需重复布线的优点,受到了国内外的广泛关注。正交频分复用(OFDM)技术以其多种优势成为低压电力线通信的最佳选择,有效地克服了电力线信道中的频率选择性衰落和多径时延,实现了可靠的数据通信。电力线通信信道是影响电力线通信质量的一个关键因素。因而提高通信性能,需要采用相关的信号处理技术以减少恶劣的电力线信道对其造成的影响。本文对OFDM技术及其在低压电力载波中的应用进行了研究。首先讨论了低压电力线信道的基本特性,分析了电力线信道作为通信媒介的特点,建立了实用的信道模型,并对该模型进行了仿真。同时研究了在低压电力线上实现高速数据通信的OFDM技术原理与实现机理,对现有的基于导频的OFDM信道估计算法进行了分析,大致分为这两类：基于导频的信道估计和盲信道估计,文章主要针对基于导频的信道估计算法进行研究和改进,涉及到三个方面：导频结构的确定、基于块状导频的信道估计算法以及基于梳状导频插值计算法。分析并提出了改进的基于导频的信道估计算法和插值算法,并对其仿真。仿真结果表明,改进后的算法误码率更低,误码性能更好。文章最后对MAXIM公司的MAX2990芯片对电力线调制解调器进行了设计,在其基础上对它进行了功能测试,并对测试中反映的问题进行了OFDM算法的优化,为OFDM技术在低压电力线载波通信上的成功应用奠定了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 低压电力线载波通信的发展状况
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 国内发展状况
• 1.3 低压电力线载波通信的应用前景
• 1.4 论文的主要工作和章节
• 第2章 OFDM工作原理
• 2.1 OFDM的基本概念
• 2.1.1 OFDM的技术背景
• 2.1.2 OFDM技术的应用
• 2.1.3 OFDM通信的基本原理
• 2.1.4 OFDM的实现方法
• 2.2 OFDM系统参数选择
• 2.3 OFDM的关键技术
• 2.4 OFDM在低压电力载波通信中的性能分析
• 2.5 小结
• 第3章 低压电力载波通信信道特性和信道建模
• 3.1 电力线载波通信
• 3.2 低压电力线信道的研究特性
• 3.2.1 电力线信道信号衰减特性分析
• 3.2.2 电力线信道噪声分析
• 3.2.3 电力线的阻抗特性
• 3.2.4 多径效应
• 3.3 电力线信道的信道模型
• 3.3.1 低压电力线信道模型
• 3.3.2 电力线传输信道参数选择与实现
• 3.4 OFDM基于低压电力线的仿真
• 3.5 小结
• 第4章 低压电力线OFDM通信的信道估计分析
• 4.1 引言
• 4.2 导频信号的选择
• 4.2.1 导频结构
• 4.2.2 导频的设计参数
• 4.3 OFDM信道估计方法
• 4.3.1 LS（最小平方）算法
• 4.3.2 MMSE信道估计
• 4.3.3 简化后的MMSE信道估计
• 4.3.4 改进后的LS算法和LMMSE算法
• 4.3.5 改进算法仿真结果
• 4.4 OFDM系统信道估计中插值问题分析
• 4.4.1 基本的插值方法
• 4.4.2 插值算法的改进
• 4.4.3 基于导频的电力线信道估计插值算法性能仿真和结果分析
• 4.5 小结
• 第5章 基于OFDM的调制解调器设计及测试
• 5.1 电力线调制解调芯片的选择
• 5.2 基于MAX2990的电力线调制解调器
• 5.3 基于MAX2990调制解调器的功能测试及其结果分析
• 5.3.1 测试环境
• 5.3.2 测试方法及步骤
• 5.3.3 结果分析
• 5.4 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表学术论文目录