电力线多载波通信关键技术研究

电力线通信(Power Line Communication, PLC)是一种以配电网为媒介进行数据传输的技术。相比其它通信网，配电网分布广泛而密集的特点使PLC具有便捷而低成本的天然优势。但恶劣的电力线信道环境严重影响了电力线通信的可靠性，使早期的PLC技术一直难以实现广泛商用。因此，研究一种适用于电力线信道环境的通信技术具有理论意义和实际应用价值。 G3-PLC基于正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)，并结合先进的前向纠错(Forward Error Correction, FEC)编码技术，能有效抵抗恶劣的电力线信道环境，提供了一种非常稳健可靠的电力线通信技术。本文基于G3-PLC规范，研究了电力线多载波通信的关键技术。主要工作如下： 1、研究了电力线信道的多径衰落和噪声干扰特性并建立了相应的仿真模型。全面分析了G3-PLC物理层技术规范，包括帧结构、前导序列和OFDM符号设计原理，为后续研究工作打下基础。 2、研究了电力线OFDM系统的同步技术。提出了一种基于本地一次相关和二次相关的符号定时同步算法，并设计了一种信号检测与同步联合实现的方案，取得较好的抗多径衰落和抗噪声干扰效果。 3、研究了电力线OFDM系统的信道估计技术。提出了修正时域最小二乘(Least Squares, LS)算法、简化时域线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error, LMMSE)算法和基于一次相关的估计算法，三种改进算法以较低的复杂度获得了良好的性能。 4、研究了电力线OFDM系统的前向纠错技术，包括交织码、卷积码和里德-所罗门码等，在不同的信道环境对各种FEC方案进行了大量系统仿真与对比，仿真结果表明G3-PLC的FEC方案可适应恶劣的电力线信道环境。