宽带电力线通信窄带干扰抑制的研究

论文摘要

近年来,为了解决信息高速公路“最后一公里”问题,宽带电力线通信（PLC）技术以其覆盖范围广、不用布线、连接方便等优点成为国内外研究的热点。但是,电力线信道自身的特性决定了其存在强烈的多径衰落、大量的窄带干扰（NBI）和脉冲干扰。因此,如何对电力线信道中的干扰进行有效地抑制,是普及宽带PLC接入首要解决的问题。本文以抑制干扰-正交频分复用（IS-OFDM）为技术平台,对宽带PLC系统的NBI抑制方法展开相关的研究。本文的创新工作有两点：（1）提出了IS-OFDM实/复系统通用的解码方法。（2）提出了循环前缀-递推最小二乘（CP-RLS）算法。IS-OFMD通过哈达码正交编码,将传输信号进行功率扩展,·与传统的正交频分复用（OFDM）技术相比,具有抑制NBI的能力。IS-OFDM在离散傅里叶反变换（IFFT）之前对数据采用厄米特共轭对称编码( IFFT之后信号为实信号,因此,它是一种实信道传输技术。在接收端信号解调时,原始的解码方法根据接收信号的共轭对称性,直接取接收信号的前半部分作为解码结果。在实信道系统中,这种解码方法固然是正确的；在复信道系统中,原始的解码方法是显然是不合适的。对此,本文提出了一种复/实系统通用的解码方法,并通过仿真验证了提出解码方法的有效性。虽然IS-OFDM能从一定程度上抑制NBI,但它的抑制NBI能力是有限的。但靠IS-OFDM还不足以满足PLC正常的通信要求。对此, Jun Zhang等人将IS-OFDM与自适应滤波技术相结合,提出了循环前缀-分块最小均方误差（CP-BLMS）算法和线性快速分块最小均方误差（LFBLMS）算法。最小均方误差算法（LMS）和递推最小二乘（RLS）算法是自适应滤波理论中最经典的两类方法。CP-BLMS算法和LFBLMS算法同属于LMS类算法。对此,本文提出了一种RLS类算法,即循环前缀-最小二乘算法（CP-RLS）,并将该算法与CP-BLMS算法、LFBLMS算法进行了比较和分析。仿真结果表明,提出的CP-RLS算法在NBI功率较小时,误比特率（BER）性能不如CP-BLMS、LFBLMS算法；但在NBI功率较大时,CP-RLS算法的BER性能与CP-BLMS、LFBLMS算法相比提高了一个数量级,且随着NBI功率进一步增加,其BER性能几乎没有变差,因此,CP-RLS算法更适合信道条件差的电力线系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 2 电力线通信
• 2.1 电力线通信简介
• 2.1.1 宽带PLC发展现状
• 2.2
• 2.2.2 PLC和其他接入技术的比较
• 2.3 PLC系统模型
• 2.4 窄带干扰的特点及分类
• 2.5 基于线性预测的NBI抑制
• 2.6 本章小结
• 3 IS-OFDM技术
• 3.1 IS-OFDM基本原理
• 3.2 IS-OFDM发射机
• 3.3 IS-OFDM接收机
• 3.4 IS-OFDM性能分析
• 3.4.1 IS-OFDM抑制NBI原理
• 3.4.2 仿真比较
• 3.5 本章小结
• 4 改进的IS-OFDM解码方法
• 4.1 提出背景
• 4.2 改进的解码方法
• 4.3 性能仿真
• 4.4 本章小结
• 5 循环前缀-分块最小均方算法及其快速算法
• 5.1 BLMS算法及其快速算法
• 5.1.1 BLMS算法原理
• 5.1.2 FBLMS算法原理
• 5.2 CP-BLMS算法
• 5.2.1 CP-BLMS算法原理
• 5.2.2 CP-BLMS算法实现流程
• 5.3 LFBLMS算法
• 5.3.1 LFBLMS算法原理
• 5.3.2 LFBLMS算法实现流程
• 5.4 本章小结
• 6 循环前缀-递推最小二乘算法
• 6.1 CP-RLS算法的提出
• 6.2 CP-RLS算法流程
• 6.3 仿真结果与分析
• 6.3.1 大功率NBI下的BER性能比较
• 6.3.2 小功率NBI下的BER性能比较
• 6.3.3 无NBI下的BER性能比较
• 6.3.4 不同ISR下的BER性能分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢