低压电力线通信中OFDM峰均比抑制技术研究

摘要

电力线通信(PLC)是利用电力线作为介质进行数据传输的一种通信技术，在智能电网建设过程中得到了广泛的应用。 以FSK及PSK等单载波调制为代表的低压电力线窄带载波通信技术历经十余年发展已经比较成熟，但通信速率一般在10kbps以下，已经逐渐不能满足智能电网建设及发展的需求。近些年来以正交频分复用(OFDM)技术为基础的载波通信技术迅猛发展，大有取代单载波通信技术的趋势。 OFDM技术采用正交的一系列子载波进行信息传输，具有较高的频带利用率，能够有效的抵抗多径干扰及衰落。与单载波调制技术相比，OFDM技术在应用中存在较高的峰均（功率）比(PAPR)的问题。OFDM高峰均比要求功率放大器及ADC、DAC具有较高的动态范围，否则会引起信号失真从而影响系统的通信性能。降低OFDM峰均比的方法有很多，主要分为信号（预）畸变技术、信号编码技术、信号扰码技术，每一种技术实现方法又有很多种。峰均比抑制方法设计时要综合考虑，如实现难易、成本、子载波数等因素。 本文首先对电力线通信技术和OFDM原理进行简单的概述。其次，详细介绍了OFDM技术的基本原理及峰均比问题，并对目前主要的峰均比抑制方法进行介绍。为解决PAPR问题，文章首先对信号畸变技术进行了研究分析，包括普通限幅方法以及深度限幅方法。然后对扰码类抑制峰均比——部分传输序列(PTS)的方法进行仿真分析，并在DSP系统上实现验证。结合限幅法及扰码类方法抑制PAPR的优缺点，文章提出了采用限幅与PTS联合算法来降低OFDM系统的PAPR。

目录

声明

摘要

1．前言

1．1 研究背景

1．2 OFDM技术应用现状

1．3 OFDM技术优缺点

1．4 论文结构及内容安排

2．电力线通信

2．1．电力线通信原理

2．2．电力线通信分类

2．3．电力线信道特点

2．3．1．噪声特性

2．3．2．阻抗特性

2．3．3．衰减特性

2．4．电力线通信应用

2．4．1．电能管理

2．4．2．智能家居

2．5．小结

3．OFDM技术基本原理

3．1．OFDM原理及特点

3．1．1．调制与解调

3．1．2．正交特性

3．1．3．保护间隔和循环前缀

3．1．4．加窗技术

3．1．5．参数选择

3．1．6．系统关键技术

3．2．OFDM峰均比问题

3．3．小结

4．OFDM峰均比抑制方法

4．1．信号畸变类方法

4．1．1．限幅法

4．1．2．压缩扩张法

4．2．编码类方法

4．3．概率类方法

4．3．1．SLM方法

4．3．2．PTS方法

4．4．小结

5．PTS及限幅联合方法

5．1．限幅法原理

5．1．1．普通限幅CC

5．1．2．重侧限幅HC

5．1．3．深度限幅DC

5．1．4．平滑限幅SC

5．2．限幅法仿真

5．2．1．限幅深度

5．2．2．PAPR抑制性能

5．2．3．TD、BER性能

5．2．4．平均功率变化性能

5．2．5．仿真小结

5．3．PTS方法

5．3．1．迭代翻转算法

5．3．2．树型搜索算法

5．3．3．计算复杂度

5．3．4．峰均比抑制性能

5．3．5．仿真小结

5．4．PTS与限幅联合法验证

5．5．小结

6．结论

6．1．工作总结

6．2．下一步工作展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果

发表的学术论文