基于OFDM的电力线通信系统和芯片的研究

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近些年,智能电网的建设直接带来了电力线通信(Power Line Communication,PLC)芯片的需求增长,同时对系统通信的可靠性和高速性能提出了要求。然而,电力线信道由于受到时变信道、严重的多径效应、频率选择性衰减以及各种噪声和干扰的影响,并不适合用传统方法进行信号传输。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一种高效的数据传输方式,频谱效率高且对多径时延扩展有较强的抵抗力,已成功应用于欧洲的数字视频广播、无线局域网等无线通信系统中。由于OFDM(?)有效解决电力线信道的问题,基于OFDM的PLC系统一直是研究热点。本论文根据电力线信道的特点,提出利用OFDM技术与动态比特分配技术的组合实现电力线通信。通过对各个子信道的通信模式分别进行动态控制,从而抵抗时变、多径和频率选择性衰减,可以优化整个系统性能。本文针对基于OFDM的低压窄带电力线通信系统进行研究,介绍了电力线信道的基本特性和模型,并测试得到电网现场信道数据,同时分析了OFDM系统应用在电力线通信中的优势。基于matlab平台建立了电力线信道下的基于OFDM的PLC系统,完成仿真及分析OFDM和比特分配在电力线通信中的性能。利用硬件电路和仪器实现整个基于OFDM和比特分配的电力线通信系统,并通过在现场环境下的测试结果进一步验证方案的可行性。最后,根据仿真和实验结果,对PLC芯片进行相关研究,提出了芯片实现体系结构,为之后芯片实现打下了坚实的理论和实践基础。
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