基于自適應(yīng)OFDM的電力線高速數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、電力線作為一種分布廣泛，不需布線，連接方便的通信媒介，在智能家庭網(wǎng)絡(luò)和寬帶接入領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)和不可估量的市場潛力。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)具有抗多徑時(shí)延、抗信道衰落、頻譜利用率高、硬件實(shí)現(xiàn)簡單等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到廣泛關(guān)注。將自適應(yīng)技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合，將更有效的應(yīng)對(duì)復(fù)雜惡劣的電力線通信環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可靠高速的數(shù)據(jù)通信。自適應(yīng)OFDM技術(shù)的關(guān)鍵問題是實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信道估計(jì)和高效的OFDM自適應(yīng)調(diào)制和功率分配。本文在研究信道模型的基礎(chǔ)

2、上，根據(jù)對(duì)各用戶的子信道的瞬時(shí)特性估計(jì)的結(jié)果，采用動(dòng)態(tài)分配數(shù)據(jù)速率和傳輸功率，有效地優(yōu)化了系統(tǒng)性能，并利用構(gòu)建的通用信道仿真平臺(tái)對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能進(jìn)行測試。主要工作如下：
　　 首先，通過對(duì)低壓電網(wǎng)不同區(qū)域，不同時(shí)段的測試樣本進(jìn)行分析，在已有傳輸模型的基礎(chǔ)上，提出將粒子群算法應(yīng)用于電力線通信多徑傳輸模型的參數(shù)辨識(shí)，縮短辨識(shí)時(shí)間，提高擬合精度，為低壓載波通信調(diào)制技術(shù)的研究和設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。
　　 其次，研究自適應(yīng)OFD

3、M通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)理，討論自適應(yīng)調(diào)制OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、OFDM信號(hào)幀結(jié)構(gòu)、載波控制方法，并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行分析，建立適應(yīng)低壓電力線信道特性的參數(shù)選擇方案。
　　 再次，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波方程不適用于非線性電力線信道，擴(kuò)展卡爾曼濾波算法計(jì)算量大、復(fù)雜度高的特點(diǎn)，本文提出了基于梳狀導(dǎo)頻的無先導(dǎo)卡爾曼濾波算法，采用加權(quán)采樣點(diǎn)線性化方法代替泰勒公式線性截?cái)嗟姆椒ㄟM(jìn)行時(shí)域信道估計(jì)的同時(shí)，利用載波間的信道頻域相關(guān)函數(shù)和卡爾曼濾波的估計(jì)誤差的協(xié)

4、方差矩陣，對(duì)濾波結(jié)果在頻域進(jìn)行最小均方誤差(MMSE)意義下的估計(jì)，采用時(shí)頻域聯(lián)合估計(jì)算法使估計(jì)精度得到進(jìn)一步提高。
　　 另外，針對(duì)多用戶OFDM系統(tǒng)基于迭代的信道和比特功率分配算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，而分組分配方法雖降低了運(yùn)算復(fù)雜度，但卻使系統(tǒng)性能下降的特性，本文從優(yōu)化的角度出發(fā)，提出采用具有全局優(yōu)化能力的粒子群算法，將信道分配和比特分配問題相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電力線信道下多用戶自適應(yīng)OFDM子載波比特、功率分配，節(jié)省運(yùn)算時(shí)間，降低發(fā)射功率，

5、提高頻譜利用率。
　　 最后，針對(duì)低壓電力線信道復(fù)雜多變，載波通信研究者缺少全面的試驗(yàn)環(huán)境來測試和評(píng)估設(shè)計(jì)方案，單純依賴現(xiàn)場調(diào)試，影響開發(fā)速度的狀況，本文建立了集軟、硬件于一體的模塊化、開放式的測試仿真平臺(tái)，來模擬低壓電力線載波通信信道特性，以無源阻容元件為核心構(gòu)建阻性、感性、容性負(fù)載的基礎(chǔ)模擬單元，以計(jì)算機(jī)控制繼電器的方式實(shí)現(xiàn)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用戶可以根據(jù)具體需要獲得不同情況的信道模擬環(huán)境，期望成為相關(guān)研究人員開發(fā)電力線載波通信