低压电力线OFDM通信系统的峰均比抑制研究

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低压电力线载波通信(Power Line Carrier Communication, PLC)是指利用已有的低压配电网作为传输媒介,实现信息传输和交换的一种通信技术。该技术在智能家庭网络和宽带接入领域具有得天独厚的优势和极大的市场潜力,因此越来越受到人们的关注。但是,低压电力线信道存在时变特性、较强的选择性衰落以及严重的干扰问题,制约了其发展。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术具有频带利用率高、传输速率快、抗多径时延和抗干扰能力强、硬件实现简单等优势,可以作为低压电力线通信实现高速率数据传输的有效调制方式。然而,OFDM在实用化过程中存在着峰均比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)过高的问题,这直接影响了系统的性能。通过分析低压电力线信道特性,给出了低压电力线通信系统信道模型,介绍了OFDM技术的基本原理,以及OFDM在低压电力线通信系统中的应用。总结了OFDM技术在实用化过程中涉及到的关键技术。给出了OFDM信号峰均比的定义,分析了产生较高峰均比的主要原因及其对系统的影响,仿真了几种经典的峰均比抑制算法,包括限幅类算法、比例选择映射法(Selected Mapping Method, SLM)和部分传输序列法(PartialTransmit Sequences, PTS),并分析了各自的优缺点。在此基础上,详细讨论了SLM算法的一种改进算法,即比例选择映射法的优点和存在的主要问题,将其与限幅法结合,进一步降低系统的峰均比。另外,针对PTS算法计算复杂度高的问题,将禁忌搜索的思想引入部分传输序列算法的相位搜索过程,从而降低了PTS计算复杂度较高的问题,然后将这种新算法与迭代部分传输序列算法进行比较,在算法复杂度相差不大的情况下,新算法能够更有效地降低系统的峰均比。
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