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低压电力线OFDM通信技术的研究

2020-12-12阅读(177)

低压电力线OFDM通信技术的研究

论文摘要

智能电网,是未来电网发展的方向,而智能配电网是发展智能电网的重点。可靠安全的配电网必须建立在高速、集成、实时、双向的通信系统基础之上,因此,开展未来配电网新型通信技术的研究具有重大的意义。电力线通信（Power Line Communication, PLC）技术具有覆盖面广、投资少、实施方便、不用重新布线、维护成本低等优点,成为智能配电网的主要通信方式之一。然而,电力线信道结构十分复杂,很难在这种网络上实现数据的高速传输,因此,必须要研究一种传输技术,以提高电力线通信的可靠性和有效性。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）技术以其数据传输率高、抗多径衰落能力强、频谱利用率高等优势,为实现电力线高速数据的传输提供了有效的解决方案。本文对电力线信道的输入阻抗、噪声、多径衰落等特性进行了详细的分析,并建立了低压电力线信道模型。在该信道模型的基础上,提出了基于OFDM技术的电力线通信系统的总体设计方案,说明了系统的工作原理,并详细介绍了系统中的几个关键模块。在MATLAB环境下,对该系统进行了仿真,仿真结果表明,系统能实现数据的可靠传输,且具有良好的抗干扰性能,证实了将OFDM技术应用于电力线通信中的可行性和优越性。针对OFDM系统中峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio, PAPR）过高的问题,本文提出了一种低复杂度的改进算法,将分组预判决与压扩技术相结合来降低峰均比的值,给出了系统的实现方法,并对其进行了仿真。仿真结果表明,该算法能够降低信号的峰均比,减小误码率,且计算复杂度低,改善了电力线通信系统的性能。随着OFDM技术的进一步研究,以及在电力线通信中的深入发展,OFDM技术在电力线通信中将具有广阔的应用前景。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 智能电网概述
  • 1.2 智能电网通信技术
  • 1.2.1 智能电网的通信体系
  • 1.2.2 智能配电网的几种通信方式比较
  • 1.3 OFDM技术在低压电力线通信中的应用
  • 1.4 国内外研究现状及发展
  • 1.4.1 国外研究现状及发展
  • 1.4.2 国内研究现状及发展
  • 1.5 课题研究的背景及意义
  • 1.6 本文研究的主要内容
  • 第2章 低压电力线通信基本理论OFDM技术基础
  • 2.1 低压电力线通信的特点
  • 2.2 低压电力线通信的几种调制方式比较
  • 2.3 OFDM技术的应用优势
  • 2.4 OFDM系统存在的问题
  • 2.4.1 同步问题
  • 2.4.2 信道估计
  • 2.4.3 降低峰值平均功率比
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 低压电力线信道特性分析及建模
  • 3.1 低压电力线信道特性分析
  • 3.1.1 输入阻抗特性
  • 3.1.2 噪声特性
  • 3.1.3 衰减特性
  • 3.1.4 多径特性
  • 3.1.5 时变特性
  • 3.2 低压电力线信道传输模型
  • 3.2.1 多径衰落信道传输模型
  • 3.2.2 时变信道传输模型
  • 3.3 低压电力线通信系统模型
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 低压电力线OFDM通信系统的原理与实现
  • 4.1 OFDM的基本原理
  • 4.2 低压电力线OFDM通信系统的总体设计
  • 4.2.1 系统总体结构设计
  • 4.2.2 系统工作原理
  • 4.3 信道的编码与交织
  • 4.3.1 信道编码的设计
  • 4.3.2 信道交织的设计
  • 4.3.3 仿真结果及分析
  • 4.4 OFDM子载波调制方式
  • 4.4.1 OFDM子载波的几种调制方式比较
  • 4.4.2 仿真结果及分析
  • 4.5 保护间隔与循环前缀
  • 4.5.1 保护间隔与循环前缀的提出
  • 4.5.2 仿真结果及分析
  • 4.6 导频辅助的电力线信道估计
  • 4.6.1 导频模式的选取
  • 4.6.2 导频位置的信道估计
  • 4.6.3 信道估计插值算法
  • 4.6.4 仿真结果及分析
  • 4.7 系统整体仿真结果及分析
  • 4.8 本章小结
  • 第5章 低压电力线OFDM通信系统的PAPR问题研究
  • 5.1 PAPR产生的原因及定义
  • 5.2 PAPR的统计特性
  • 5.3 OFDM系统中降低PAPR的常用方法
  • 5.3.1 信号预畸变类方法
  • 5.3.2 编码类方法
  • 5.3.3 概率类方法
  • 5.3.4 各类常用方法的总结
  • 5.4 结合分组预判决的压扩变换降低PAPR新算法
  • 5.4.1 压缩扩展变换技术基本原理
  • 5.4.2 分组预判决技术基本思想
  • 5.4.3 结合分组预判决技术的压扩算法的实现
  • 5.4.4 系统仿真及性能分析
  • 5.5 本章小结
  • 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文）
  • 附录B（攻读学位期间所参与的科研项目）

    • 相关论文文献

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