论文部分内容阅读
智能电网的快速发展对低压电力线系统的通信能力提出了更高要求，但作为非专用通信介质，低压电力线信道表现出噪声干扰强，信号衰减剧烈和阻抗变化大的缺点。OFDM技术能够有效对抗多径衰落，并且具有频谱利用率高和实现简单等优势，被PRIME、G3-PLC等低压电力线通信标准作为物理层通信规范。但OFDM技术存在对同步误差敏感的缺点，所以准确的符号定时同步和精确的频偏估计是研究低压电力线OFDM通信系统的关键技术之一。针对Schmidl&Cox算法的平台效应、Park算法的多峰值问题和Hamed算法易受脉冲噪声干扰现象，提出基于交织判决的符号定时同步算法。算法利用训练序列的交织性质，在同步帧到达时刻获得唯一的尖锐脉冲峰值，避免了平台效应和多峰值问题造成的定时模糊；利用判决曲线与标准曲线的相识性，有效区分脉冲噪声干扰峰值和定时同步脉冲峰值。交织判决符号同步算法保证了低压电力线OFDM通信系统的同步定时准确性。基于相位差的频偏估计算法估计范围小，但具有估计精度高，实现简单的优势。基于频率差分关系的频偏估计算法和基于周期图的频偏估计算法的频偏估计误差大，但有频偏估计范围大的优点，并且基于周期图的频偏估计算法性能不依赖于同步训练序列结构。兼顾频偏估计精度和估计范围的基础上，本文讨论了基于相位差频偏估计算法和基于周期图频偏估计算法相结合的频偏估计实现方案。分析低压电力线信道中脉冲噪声产生的干扰峰值，利用加权判决的思想有效避免了符号定时同步的模糊和脉冲干扰问题。采用加权训练序列结构，有效克服了循环前缀对符号同步影响，与判决思想的结合使得低压电力线OFDM通信系统的符号捕获阶段更加高效和准确。基于相位差的频偏估计算法和基于周期图的频偏估计算法的结合达到了大范围和高精度的频偏估计性能。针对低压电力线信道中的多径传输问题，利用加窗平均的思想，保证了定时时刻为第一径而非最强径。通过Matlab仿真实现了该同步方案，并与Schmidl&Cox算法、Hamed算法进行比较，验证了其符号定时准确性，并且算法频偏估计性能接近Cramer-Rao频偏估计下界。