OFDM技術(shù)在低壓載波通信中的應(yīng)用

柴新代

【摘要】 近些年來(lái)，人們不斷的增長(zhǎng)的寬帶需求，讓電力載波通信技術(shù)得到了快速的發(fā)展。電力載波通信技術(shù)作為一種利用中、低壓配電當(dāng)做通信介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)傳送的通信技術(shù)，擁有投資低，不需要重復(fù)布線的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外都受到了廣泛的關(guān)注。低壓電力線通信的最佳選擇就是具有多種優(yōu)勢(shì)的正交頻分復(fù)用技術(shù)，這種技術(shù)能夠使電力線通信的頻率選擇性衰落和多徑時(shí)延的缺點(diǎn)得到有效的克服，實(shí)現(xiàn)了可靠的數(shù)據(jù)通信。

【關(guān)鍵字】 低壓載波通信 OFDM 通信

正交頻分復(fù)用（OFDM）是一種正交多載波調(diào)試方式，它的原理是把原信號(hào)分解成大量的子信號(hào)，再把這些子信號(hào)調(diào)制成大量相互正交的子載波，然后把這些子載波一起發(fā)送并在接收端把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，這樣發(fā)能夠提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)是將數(shù)據(jù)符號(hào)放在同一個(gè)載波上進(jìn)行串行傳輸，這樣，信道的全部可用寬帶都沒(méi)每個(gè)符號(hào)占用[1]。OFDM和傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)相比極大的提高了在抗多徑干擾方面的能力，因此，在 低壓載波通信的研究領(lǐng)域OFDM的技術(shù)應(yīng)用就成了重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

一、OFDM的基本概念

1、OFDM的技術(shù)背景。OFDM是被廣泛應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中的一種利用多載波頻率復(fù)用技術(shù)，它具有技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和對(duì)抗頻率選擇信道的優(yōu)點(diǎn)。OFDM起源在20世紀(jì)50年代中期，直到60年代才正式使用這個(gè)概念，在2000年成立的家庭插座聯(lián)盟為電力通信的發(fā)展第一個(gè)提出了電力通信技術(shù)協(xié)議HomePlug1.0。

2、OFDM技術(shù)的應(yīng)用。OFDM技術(shù)具有抗干擾能力、頻帶利用率高的一些別的技術(shù)不具備的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)使它受到了受到了世界的研究人員的重視，他們認(rèn)為OFDM技術(shù)具有非常廣大的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在OFDM技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)中，例如無(wú)線局域網(wǎng)、數(shù)字聲音廣播、電力通信技術(shù)和高清晰度數(shù)字電視等，這些領(lǐng)域都把OFDM技術(shù)運(yùn)用在其中[2]。數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺朗请娏€，而電力線衰減能力強(qiáng)是絕大數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)需要克服的缺點(diǎn)，OFDM技術(shù)正好可以解決這些特點(diǎn)，因此，對(duì)OFDM技術(shù)的研究和和應(yīng)用是電力線載波通信中的研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

3、OFDM通信的基本原理。OFDM技術(shù)和普通的頻分復(fù)用相似，就是把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分解調(diào)制成n個(gè)子載波，這樣子載波的數(shù)率就會(huì)變得很低，這樣所占用的寬帶也會(huì)變得最大限度的窄，因此電力線的衰落也會(huì)變慢。因?yàn)樽虞d波之間是相互交錯(cuò)重疊，這樣可以最大限度的完成頻譜使用率，這也是正交頻分復(fù)用（OFDM）名字由來(lái)的原因。因?yàn)镺FDM技術(shù)是把數(shù)據(jù)分到傳輸率相對(duì)較低的若干個(gè)并行傳輸?shù)淖有诺乐羞M(jìn)行傳輸?shù)?。由無(wú)線信道的多徑時(shí)延擴(kuò)展帶來(lái)的時(shí)間產(chǎn)生由于每個(gè)子信道的符號(hào)周期得到增加而可以最大限度的得到減輕。而且多徑帶來(lái)的符號(hào)間的干擾也可以通過(guò)符號(hào)之間的保護(hù)間隔的插入而得到最大限度的消除。

二、低壓線載波與OFDM系統(tǒng)同步技術(shù)部研究

1、OFDM系統(tǒng)同步誤差的組成。通信的時(shí)候，最重要的是通信雙方的同步，只有通信同步才能使通信雙方正常通信。在接收端要保證連續(xù)到來(lái)的信號(hào)能夠得到正確的調(diào)解，而正確調(diào)解的前提是能夠找到OFDM符號(hào)的正確位置，這就是OFDM符號(hào)的同步問(wèn)題?，F(xiàn)在常用的是基于盲估計(jì)的同步算法、基于導(dǎo)頻的同步算法和基于循環(huán)前綴的同步算法。在OFDM系統(tǒng)中，只有實(shí)現(xiàn)載波頻率同步、符號(hào)定時(shí)同同步、采樣時(shí)鐘同步這三方面的同步才能實(shí)現(xiàn)精確同步，但是根據(jù)大量的分析，載波頻率偏差、符號(hào)當(dāng)時(shí)偏差和采樣時(shí)鐘偏差這三個(gè)構(gòu)成了OFDM主要的同步誤差。

2、OFDM同步系統(tǒng)的構(gòu)成。根據(jù)分析時(shí)間和頻率的同步是基于幀結(jié)構(gòu)的OFDM同步系統(tǒng)必須保證的。FFT窗的定位和建立幀定時(shí)可以通過(guò)時(shí)間同步來(lái)完成；而子載波的正交性需要用頻率同步來(lái)保持，這是因?yàn)轭l率的錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致載波間的干擾[3]。通過(guò)頻率的獲取和跟蹤完成頻率的同步以求能夠降低整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度。雖然頻率的跟蹤使用頻率捕獲精度較低，但是計(jì)算起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算較快的算法。

3、OFDM系統(tǒng)同步算法的研究。OFDM系統(tǒng)的同步根據(jù)同步所使用的數(shù)據(jù)來(lái)源可以分為基于訓(xùn)練序列信息的同步、基于導(dǎo)頻符號(hào)信息的同步和循環(huán)前綴的保護(hù)間隔的同步?；谘h(huán)保護(hù)前綴的同步的計(jì)算精度較差，但是他能直接利用系統(tǒng)固有的資源，無(wú)需額外的輔助信息；基于訓(xùn)練徐磊信息的同步雖然增加了同步獲取的時(shí)間，但是也限制了改革方法的進(jìn)一步發(fā)展，不過(guò)這個(gè)辦法可以使同步班的十分精確；基于導(dǎo)頻符號(hào)信息的同步雖然可以精確地同步，但是需要犧牲信道頻帶。

結(jié)語(yǔ)：隨著技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)越來(lái)越普及， 而且用戶的要求也越來(lái)越多，作為一種價(jià)格低廉，使用靈活的技術(shù)，低壓線載波已經(jīng)成為了一個(gè)受到各個(gè)國(guó)家的研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)研究，但是由于它的傳輸率低和傳輸誤碼率高。導(dǎo)致它現(xiàn)在受到廣大研究的OFDM技術(shù)進(jìn)行調(diào)制，從而降低低壓線載波出現(xiàn)的問(wèn)題。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]孫海翠.OFDM技術(shù)及其在低壓電力載波通信中的應(yīng)用研究[D].河海大學(xué)，2007，（5）：112-114.

[2]楊碩.基于OFDM的電力線窄帶通信關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].浙江大學(xué)，2012，（8）：65-66

[3]羅春風(fēng).基于OFDM技術(shù)的低壓電力線載波通信系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D].華中科技大學(xué)，2005，（11）：76-78.