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低压电力线通信利用现有的电力线作为通信介质,将发射端的信号耦合至低压电力线上进行数据传输。该技术具有与电网建设同步、避免重新布线、接入方便等无可比拟的优势,成为入户率最高的物理网络。但是实际电力线信道环境复杂,信号在传输过程中会受到电力线上多径效应、噪声干扰等因素的影响。正交频分复用技术(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)因其具有频谱利用率高、抗多径干扰等优点,成为解决上述问题的最佳方案。本文基于OFDM技术对低压电力线通信进行深入研究,完成的研究内容如下:(1)对低压电力线信道环境进行深入研究。首先详细阐释了低压电力线载波通信的基本原理,构建系统框架模型。然后对电力线信道特性展开分析,主要包括阻抗特性、衰减特性、噪声特性、时变特性以及多径传输效应。最后根据电力线信道多径效应建立了低压电力线信道模型,为后续系统设计打下理论基础。(2)研究和分析OFDM技术,从基本原理到实现调制解调等关键技术进行深入研究。针对低压电力线复杂的信道环境,OFDM技术利用保护间隔、信号同步技术以及信道估计技术使得信号在传输过程中具有超强的抗衰减性和鲁棒性。结合电力线的信道特点,建立低压电力线OFDM系统并通过MATLAB进行仿真,为后续信道估计技术的研究奠定基础。(3)分析低压电力线信道的稀疏特性,将压缩感知重构算法应用到OFDM系统信道估计中,提出了一种改进的广义正交匹配追踪(Generalized Orthogonal Matching Pursuit,GOMP)算法。该算法利用傅里叶变换的共轭对称性在原子选择方面进行改进,降低了计算复杂度,在迭代过程中无需与信道稀疏度K值比较,解决了GOMP等其他算法需要提前了解信道稀疏度的问题。仿真结果表明,随着信噪比不断增大,改进GOMP算法的均方误差比其他贪婪算法更小,验证了改进算法可以很好地应用于低压电力线信道估计领域中。(4)本课题选用Atheros公司OFDM芯片完成了载波通信系统的设计,主要包括核心功能模块、模拟前端模块、耦合模块、电源模块。搭建硬件测试平台,完成了载波通信系统的组网测试、物理层通信速率的测试、误码率的测试,实验结果证明本文设计的载波通信系统物理层速率能达到197Mbps以上。并且验证了改进算法的可行性,相比于传统信道估计算法,改进的GOMP算法能够对信道衰减进行很好的补偿,降低均方误差和误码率。