OFDM实施中的几个问题
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:594
| 电力线通信是将电力网应用于通信需求，在电力线中传输各类信息。近年来，随着数字信号处理、纠错编码、电子硬件和internet的飞速发展，这些技术对于低压电力线通信有着很大的帮助，所以通过低压线进行数据通信也得到了研究和发展。
用于电力线通信的技术有扩频和正交频分复用 ofdm（orthogonal frequency division modulation两种技术。其中，扩频技术早已在实际中应用，ofdm特别适合在多径传播信道中进行高速数据传输。ofdm是频分复用 (fdm)技术的一种，是多个正交子载波调制技术，充分利用了带宽资源。 １ ofdm的基本原理 在传统的串行数据传输系统中，码元是连续传输的，每个码元的频谱占整个可用带宽。在ofdm技术中，将高速串行数据分为成百上千路低速并行数据，多个连续的数据流可以同时传输，任何情况下，多个数据码元都能够及时传输。在这样的系统中，每个独立数据流的带宽即子信道，只占用可用带宽的一小部分。通过这样的变换，宽带传输系统转换成许多窄带系统。这种并行传输体制大大地扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。如果子载波间隔比信道固有带宽小得多，则信道转移函数在每个子载波的带宽中会简化为简单的常数，频率选择性信道就被分成了多个平衰减子信道。 在传统的频分复用方法中各个子载波的频谱是互不重叠的，需要使用大量的发送滤波器和接收滤波器，大大增加了系统的复杂程度和成本。同时，为了减少各子载波之间的相互串扰，需要保持足够的频率间隔，进而降低了频率利用率。而采用数字信号处理技术的ofdm系统，各子载波频谱互相重叠，但必须加以特殊的正交限制，以便在接收端能保证无失真的复原。 在ofdm码元前端附加上循环前缀，即使信号通过时散信道，也能保证子信道间的正交性。循环前缀是ofdm码元后尾部分的复制，长度等于或大于信道的最大延迟。尽管插入循环前缀损失了传输功率和可用带宽，但是，由于存在码间干扰（isi），公认它是传输性能和效率的最好折衷。ofdm码元的产生过程如图１所示。 串／并转换器输出的ｍ位组，由信号映射表根据预定星座以复数的形式设置每个子信道的振幅和相位，然后ifft把每个子信道带有相位和振幅的频域数据转换为时域采样值，这样的采样值经过并／串转换后加上循环前缀，最后转换成模拟信号，通过耦合器发送到信道中去；接收过程相反。在串／并过程中，载波数ｎ越大，码元周期就越长，系统越不易受突发误码和延迟的影响。然而在实际中，ｎ受滤波过程、计算时间、易变信道的可用传输带宽和多普勒频率的局限性的限制，多普勒频率对带间距离也有所限制。 ２ ofdm在低压电力线通信中的应用 电力网络的设计主要是为满足电源供电，用于５０ｈｚ的电力传输，而不是专门为通信设计的。低压线连接着柱上变压器和多个个人用户，距离很短，且有各种各样的电器实时变化，导致线路阻抗不匹配，会产生多径效应。多径效应造成的频率选择性衰落会引起码间干扰，产生误码，线路上的随机噪音也会污染信号，这些都阻碍了电力线通信的发展。因此必须对信息进行处理，使传输的码元具有强抗干扰性，适合在电力线这种恶劣环境中可靠传输。由于电力线传输环境的特殊性，用于电力线通信的调制技术必须具有以下功能： ·克服非线性信道特性：如果数据速率要达到１０ｍｂｐｓ，电力线的非线性特性使得采用的均衡技术非常复杂且昂贵。所以用于电力线通信的调制技术应该能够克服信道的非线性，减少使用复杂的均衡技术。 ·克服多径延迟：电力线上的负荷变化随机性很强，造成阻抗不匹配，产生回声信号。所以调制技术应能克服多径效应。 ·动态适应：电力线特性随着负荷的变化而动态变化，调制技术应该不很复杂或不大的开销就能够跟踪这种变化。 ·屏蔽一定的频率：电力线通信设备使用没有注册的频带，但是在不久的将来，就会有关于此频带的不同规章制度。因此，调制技术应能选择性地屏蔽一定频带，这样有助于增强产品的兼容性和竞争力。 在众多技术中，ofdm基本符合以上要求，因此它和其它相关技术结合起来在电力线通信中得以应用，成为电力线高速通信的有效技术。它在无线通信中叫ofdm，在有线环境中叫dmtｄｉｓｃｒｅｔｅ ｍｕｌｔｉ ｔｏｎｅ。ofdm作为一种抗多径衰落的技术，采用一组相互正交、重叠、形状为sin(f)/f的频谱信道，构成无码间干扰和无信道间干扰的传输。它采用ｉｆｆｔ和ｆｆｔ技术实现信道的调制与解调，而且信道数越多越能体现ofdm的优越性。为了加强抗干扰性，用加有保护间隔的ofdm技术对信号进行处理。总之，应用ofdm主要具有
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