基于OFDM的电力线载波信道估计算法研究

【摘要】：电力线网络覆盖广泛，接入方便，在宽带接入和智能家庭网络等应用方面越来越受到人们的关注。正交频分复用(OFDM)技术的抗噪声和多径能力强、频谱利用率高，加之容易实现高速传输，因此众多的通信协议标准都选择OFDM技术作为数字调制技术，在电力线载波通信中亦具有广阔的应用前景。 本文研究了基于OFDM的电力线载波通信信道估计算法。 首先，介绍了基于OFDM的电力线载波通信相关标准，着重研究了G3协议标准和PRIME标准，给出了两个相关标准的系统框图和详细参数，并用Matlab仿真实现了两个标准的发射信号功率谱密度。 其次，分析了基于OFDM的电力线载波通信系统的设计，介绍了OFDM技术的基本原理和关键技术，着重研究了基于OFDM的电力线载波系统组成的框图，主要参数等。 再次，介绍了电力线信道下的信道估计算法：首先，详细介绍了电力线信道的信道特性，着重研究了电力线输入阻抗特性、噪声特性以及衰落特性。其次，针对导频的信道估计算法，指出了OFDM系统中非盲估计算法研究的三个要点：(1)发送端导频的选择与插入，讨论了块状导频、梳妆导频的插入方法；(2)接收端导频位置信道信息获取的方式，详细分析了LS(Least Squares)、MMSE(MinimumMean Square Error)、SVD(Singular Value Decomposition)这三种典型的信道估计算法的原理与特点。通过Matlab仿真表明：MMSE算法的性能最好，但是MMSE算法复杂度很高，难以在实际中得到应用；SVD算法复杂度相对MMSE算法要低，但是随着信噪比的增加，SVD算法的性能要差一些；相对来说LS算法的性能是最低的，但是LS算法简单且易于实现；(3)通过导频位置获取的信道信息恢复出所有时刻信道的信息，介绍和比较了三种典型的插值算法：线性内插、Cubic插值算法和高斯插值算法。 最后，本文根据电力线信道的特性采用了一种基于LS算法的改进信道估计算法。通过Matlab仿真比较表明改进后的算法运算简单且大大提高了LS算法的信道估计性能，在恶劣的信道环境下保证了可靠性。 本文的研究结果对电力线通信接收机的实际应用具有一定的价值，也为今后设计完全自主知识产权基于OFDM电力线通信芯片奠定了基础。

【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN913.6