OFDM技术在低压载波通信中的应用

【摘要】 近些年来，人们不断的增长的宽带需求，让电力载波通信技术得到了快速的发展。电力载波通信技术作为一种利用中、低压配电当做通信介质来实现数据等综合业务传送的通信技术，拥有投资低，不需要重复布线的优点，在国内外都受到了广泛的关注。低压电力线通信的最佳选择就是具有多种优势的正交频分复用技术，这种技术能够使电力线通信的频率选择性衰落和多径时延的缺点得到有效的克服，实现了可靠的数据通信。

【关键字】 低压载波通信 OFDM 通信

正交频分复用（OFDM）是一种正交多载波调试方式，它的原理是把原信号分解成大量的子信号，再把这些子信号调制成大量相互正交的子载波，然后把这些子载波一起发送并在接收端把这些数据进行合并，这样发能够提高数据的传输速率。传统的数字通信系统是将数据符号放在同一个载波上进行串行传输，这样，信道的全部可用宽带都没每个符号占用[1]。OFDM和传统的数字通信系统相比极大的提高了在抗多径干扰方面的能力，因此，在 低压载波通信的研究领域OFDM的技术应用就成了重点和热点。

一、OFDM的基本概念

1、OFDM的技术背景。OFDM是被广泛应用于实际系统中的一种利用多载波频率复用技术，它具有技术实现简单和对抗频率选择信道的优点。OFDM起源在20世纪50年代中期，直到60年代才正式使用这个概念，在2000年成立的家庭插座联盟为电力通信的发展第一个提出了电力通信技术协议HomePlug1.0。

2、OFDM技术的应用。OFDM技术具有抗干扰能力、频带利用率高的一些别的技术不具备的优势，这些优势使它受到了受到了世界的研究人员的重视，他们认为OFDM技术具有非常广大的应用前景。现在OFDM技术越来越多的应用在实际系统中，例如无线局域网、数字声音广播、电力通信技术和高清晰度数字电视等，这些领域都把OFDM技术运用在其中[2]。数据传输的信道是电力线，而电力线衰减能力强是绝大数电力网络需要克服的缺点，OFDM技术正好可以解决这些特点，因此，对OFDM技术的研究和和应用是电力线载波通信中的研究和应用的重点。

3、OFDM通信的基本原理。OFDM技术和普通的频分复用相似，就是把传输的数据分解调制成n个子载波，这样子载波的数率就会变得很低，这样所占用的宽带也会变得最大限度的窄，因此电力线的衰落也会变慢。因为子载波之间是相互交错重叠，这样可以最大限度的完成频谱使用率，这也是正交频分复用（OFDM）名字由来的原因。因为OFDM技术是把数据分到传输率相对较低的若干个并行传输的子信道中进行传输的。由无线信道的多径时延扩展带来的时间产生由于每个子信道的符号周期得到增加而可以最大限度的得到减轻。而且多径带来的符号间的干扰也可以通过符号之间的保护间隔的插入而得到最大限度的消除。

二、低压线载波与OFDM系统同步技术部研究

1、OFDM系统同步误差的组成。通信的时候，最重要的是通信双方的同步，只有通信同步才能使通信双方正常通信。在接收端要保证连续到来的信号能够得到正确的调解，而正确调解的前提是能够找到OFDM符号的正确位置，这就是OFDM符号的同步问题。现在常用的是基于盲估计的同步算法、基于导频的同步算法和基于循环前缀的同步算法。在OFDM系统中，只有实现载波频率同步、符号定时同同步、采样时钟同步这三方面的同步才能实现精确同步，但是根据大量的分析，载波频率偏差、符号当时偏差和采样时钟偏差这三个构成了OFDM主要的同步误差。

2、OFDM同步系统的构成。根据分析时间和频率的同步是基于帧结构的OFDM同步系统必须保证的。FFT窗的定位和建立帧定时可以通过时间同步来完成；而子载波的正交性需要用频率同步来保持，这是因为频率的错误会导致载波间的干扰[3]。通过频率的获取和跟踪完成频率的同步以求能够降低整个系统的复杂度。虽然频率的跟踪使用频率捕获精度较低，但是计算起来相对简单，能够实现计算较快的算法。

3、OFDM系统同步算法的研究。OFDM系统的同步根据同步所使用的数据来源可以分为基于训练序列信息的同步、基于导频符号信息的同步和循环前缀的保护间隔的同步。基于循环保护前缀的同步的计算精度较差，但是他能直接利用系统固有的资源，无需额外的辅助信息；基于训练徐磊信息的同步虽然增加了同步获取的时间，但是也限制了改革方法的进一步发展，不过这个办法可以使同步班的十分精确；基于导频符号信息的同步虽然可以精确地同步，但是需要牺牲信道频带。

结语：随着技术的发展，互联网越来越普及， 而且用户的要求也越来越多，作为一种价格低廉，使用灵活的技术，低压线载波已经成为了一个受到各个国家的研究人员关注的热点研究，但是由于它的传输率低和传输误码率高。导致它现在受到广大研究的OFDM技术进行调制，从而降低低压线载波出现的问题。

参 考 文 献

[1]孙海翠.OFDM技术及其在低压电力载波通信中的应用研究[D].河海大学，2007，（5）：112-114.

[2]杨硕.基于OFDM的电力线窄带通信关键技术研究与实现[D].浙江大学，2012，（8）：65-66

[3]罗春风.基于OFDM技术的低压电力线载波通信系统的理论与实验研究[D].华中科技大学，2005，（11）：76-78.