低压电力线宽带通信的自适应OFDM调制研究

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低压电力线宽带通信具有传输速率高、使用方便、建设成本低等优点,但低压电力线信道噪声干扰大、时变性强,信道特性的恶劣制约了其性能和可靠性。随着现代信号处理技术的发展和硬件条件的改善,OFDM 技术受到重视并得到了广泛的应用。自适应技术与OFDM 也进一步融合,已成功应用于无线及有线通信领域。低压电力线信道特性差,加之电力线通信往高速宽带方向发展,自适应技术的应用可以有效地改善OFDM 系统的性能,进一步提高传输效率和信息通过率。准确的信道估计和高效的自适应调制方案是自适应OFDM 技术的两个关键。本文首先较为详细地分析了低压电力线信道特性和干扰噪声特性,通过实验测量验证了其衰减特性,给出了低压电力线信道的等效表示方法。针对信道估计,本文分析了基于训练序列和基于导频的信道估计方法,详细讨论了信道估计流程。给出了基于导频的最大似然估计和最小均方估计的信道响应估计表达式,并对二者的性能及实现复杂度进行了分析比较。自适应系统的构建和参数选择是本文研究的重点,结合OFDM 原理和电力线通信的特点,对双工模式、信令传递方式、自适应结构、帧结构等方面进行详细的分析后,给出了低压电力线宽带通信的自适应OFDM 系统框图。调制参数的选择是自适应OFDM 调制的重点。结合电力线通信的特点,对固定速率自适应和变速率自适应进行分析后选择变速率自适应作为论文方案。在此基础上研究了固定门限法变速率自适应调制以及功率和调制联合优化的自适应调制。固定门限法首先在假设信道估计完全准确的理想情况下,推导出门限的设定方法,在此基础上分析由于信道估计误差给自适应调制带来的影响,给出实际情况下切换门限的设定方法。功率和调制方式联合优化方法采用拉格郎日乘数法进行求极值优化,给出了调制方式和功率分配的最优解,利用零比特分配(不传)排除衰落大的子载波组并重新分配的方法解决了正功率和正比特分配的实际约束条件,最后使用连续调制离散化近似的方法逼近基于连续调制优化的分配结果。论文最后对采用的方案进行仿真,比较传统OFDM 调制和固定门限自适应调制以及功率和调制联合优化自适应调制的性能差别,结果表明自适应OFDM 调制比传统OFDM 调制有更高的信息通过率,同时可以满足系统的BER要求。论文中的功率-调制联合优化的自适应OFDM 调制方案,在给定目标BER要求的情况下,实际达到的BER 性能可以满足目标BER 要求;在固定SNR 的情
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