基于OFDM技术的低压电力线通信系统中信道估计和均衡技术研究

摘要

作为一项高频带利用率和抗多径的技术,正交频分复用(OFDM)在无线和有线通信领域的研究和应用正日益受到重视,尤其是在低压电力线通信环境.该论文主要就OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)系统的信道估计和均衡算法在低压电力线环境下进行了研究.在信道估计算法的研究中主要分析了信道估计的基本理论,讨论了基于块状方式和梳状方式的各类信道估计器,给出了各种方案和算法在低压电力线仿真环境下的性能测试,该文设计了一种新的导引信号格式,在这种格式下的信道估计既具有块状方式的有效数据传输速率大的特点,又具有跟踪时变信道的特点,它能有效估计信道特性,提高系统性能.计算机仿真证明了这种格式在低压电力线环境下的有效性.在信道均衡的算法研究中,推导分析了ICI和ISI的解析表达,给出了解决问题的几种方案,回顾和总结了单载波和多载波处理方法上的不同,该文提出一种联合信道估计的在线均衡算法,这种算法具有收敛快的优点,计算机仿真证明了这种算法在低压电力线环境下的有效性,同时给出在该环境下各种均衡算法的仿真性能.该论文的内容安排如下:第一章简单介绍了OFDM传输系统和低压电力线通信的发展历史.第二章就OFDM系统中的基本的概念进行了详细的阐述.第三章则总结了目前低压电力线环境的噪声分类及特性、信道的多径衰落模型等研究的最新成果.第四章是信道估计部分,首先介绍了现有的一些估计算法,然后给出在低压电力线环境下,各种估计器的性能,并设计和实现了一种新的导引信号格式,它能有效估计信道特性,提高系统误码率性能.第五章则主要讨论了目前OFDM系统中的一些信道均衡算法,提出了一种联合信道估计的在线算法,并用计算机仿真给出了算法的性能,最后给出了在低压电力线信道环境下各算法的性能分析.最后,在第六章中总结了全文的工作,提出了OFDM领域中一些值得进一步研究的技术.

目录

文摘

英文文摘

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符号说明

第一章绪论

1.1多载波传输系统的发展历史

1.2低压电力线通信的发展历史

1.3论文的内容安排

第二章OFDM系统介绍

2.1正交频分复用的基本原理

2.2系统模型

2.2.1连续时间系统模型

2.2.2离散时间系统模型

2.3 OFDM系统特点

2.3.1符号周期头

2.3.2比特载入技术

2.3.3 OFDM传输系统优缺点分析

第三章低压电力线信道环境

3.1通信信道的数学模型

3.2低压电力线信道环境研究

3.2.1电力线信道噪声场景分析

3.2.2电力线信道多径衰落模型

3.3本章小结

第四章OFDM系统的信道估计

4.1概述

4.2差分调制和相干调制

4.2.1差分检测的编码分类

4.2.2相干解调信道估计器的实现分类

4.3信道对OFDM信号的影响

4.4信道估计的基础

4.5块状方式的信道估计器

4.5.1基于DFT的各类信道估计器

4.5.2基于SVD(奇异值分解)的信道估计

4.5.3基于信道时频域的信道估计方案

4.6梳状方式的信道估计器

4.6.1导引信道估计

4.6.2数据子载波的插值方案

4.7各种算法在低压电力线环境下的性能测试

第五章OFDM系统的信道均衡

5.1概述

5.2问题的描述

5.3 OFDM系统中的均衡算法

5.3.1利用特征矢量构造TEQ滤波器系数

5.3.2频域均衡(FEQ)算法研究

5.3.3判决反馈均衡器(DFE)

5.3.4在线算法研究

5.4联合信道估计的均衡器的在线算法实现

第六章结束语

6.1对本论文工作的总结

6.2本论文的后继工作

致谢

参考文献