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1、文章引言
　　電力線已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，如果能夠在電力線上進(jìn)行可靠的數(shù)字傳輸，不僅可以方便地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的配電自動(dòng)化，而且可以通過電力線進(jìn)行通信，省去了通信線路的架設(shè)，大大降低通信的成本，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)普及起到重要作用。

　　由于電力線固有的高噪音、多徑效應(yīng)和衰落等特點(diǎn)，人們通常采用擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。擴(kuò)頻通信雖然抗干擾能力較強(qiáng)，卻受到其原理的制約，傳輸速率最高只能達(dá)到1Mbps。隨著人們對(duì)通信傳輸速率的要求越來越高，一種采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)在低壓輸電線上高速、可靠傳輸數(shù)據(jù)的通信方式出現(xiàn)了，該技術(shù)具有抗噪音、抗多徑效應(yīng)和抗衰落的特性，其傳輸速率可以超過10Mbps。
      OFDM的思想早在70年代初期就有人提出，但是直到80年代后期隨著數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)高速數(shù)據(jù)通信需求的增長(zhǎng)，才逐漸為人們所重視?，F(xiàn)在它已被歐洲地面廣播標(biāo)準(zhǔn)（EuropeanTerrestrialBroadcasting Standards）中DAB（數(shù)字音頻廣播）和DVB－T（數(shù)字視頻廣播）所采納。

2、低壓輸電線上的數(shù)字傳輸特性

　　低壓輸電線信道環(huán)境十分惡劣，對(duì)數(shù)字載波通信影響嚴(yán)重的干擾源主要有：信道噪音、信道衰耗和多徑效應(yīng)。

　　噪音是低壓輸電線上最大的干擾源。其來源很多，主要是設(shè)備開關(guān)切換產(chǎn)生的脈沖干擾、發(fā)電機(jī)中電刷生成的火花、用電設(shè)備產(chǎn)生的噪音以及電力線耦合的外界電磁波等。其中，對(duì)通信影響最大的是脈沖干擾，其頻譜范圍很寬且幅度較高。

　　載波信道的衰耗也嚴(yán)重影響了信號(hào)的傳輸。研究表明，變電站的介入是電力載波信道衰耗的主要原因〔1〕，衰耗值通常為20～30dB，最高不超過55dB。由于低壓電力網(wǎng)中負(fù)載的不斷投入和切除，信道的衰耗處于動(dòng)態(tài)變化中，1s內(nèi)某一頻率的衰耗可達(dá)20dB〔2〕。這一現(xiàn)象在通信中稱為信道衰落，采用均衡技術(shù)可以消除信道衰落引起的誤碼，但是當(dāng)傳輸速率很高時(shí)快速均衡難以實(shí)現(xiàn)。

　　多徑效應(yīng)是數(shù)字通信中特有的一種干擾，是指信號(hào)經(jīng)過不同路徑到達(dá)目的地時(shí)由于信號(hào)的延遲而相互干擾的現(xiàn)象。低壓電力網(wǎng)所連接的設(shè)備數(shù)量巨大、種類眾多，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的阻抗處于動(dòng)態(tài)變化之中，這必然會(huì)造成許多用電設(shè)備工作在阻抗不匹配的狀態(tài)。如果某些設(shè)備阻抗不匹配，信號(hào)到達(dá)該處時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生反射，這樣一來，有用信號(hào)就可能經(jīng)過若干條不同的路徑到達(dá)接收點(diǎn)。由于信號(hào)在每條路徑上經(jīng)歷的時(shí)間不同，在接收點(diǎn)就會(huì)發(fā)生多徑效應(yīng)，延遲信號(hào)對(duì)有用信號(hào)形成干擾。當(dāng)多徑信號(hào)延遲較小時(shí)，這種干擾可以忽略；如果延遲較長(zhǎng)，就會(huì)對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的碼間串?dāng)_（ISI）。

3、OFDM的基本原理和組成結(jié)構(gòu)

　　OFDM的思想早在70年代初期就有人提出，但是直到80年代后期隨著數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)高速數(shù)據(jù)通信需求的增長(zhǎng)，才逐漸為人們所重視?，F(xiàn)在它已被歐洲地面廣播標(biāo)準(zhǔn)（EuropeanTerrestrialBroadcasting Standards）中DAB（數(shù)字音頻廣播）和DVB－T（數(shù)字視頻廣播）所采納。

3．1　OFDM的基本原理

　　OFDM技術(shù)把所傳的高速數(shù)據(jù)流分解成若干個(gè)子比特流，每個(gè)子比特流具有低得多的傳輸速率，并且用這些低速數(shù)據(jù)流調(diào)制若干個(gè)子載波。

　　假設(shè)一個(gè)周期內(nèi)傳送的碼元序列為（d0，d1，．．．，dN－1），它們通過串／并轉(zhuǎn)換器分別調(diào)制在N個(gè)子載波（f0，f1，．．．，fN－1）上，這些子載波滿足正交特性，其頻譜相互重疊。所謂子載波頻譜正交是指兩個(gè)相鄰子載波的頻率相差系統(tǒng)的碼元傳輸速率fs，在傳統(tǒng)的頻分復(fù)用（FDMA）系統(tǒng)中，相鄰兩個(gè)子信道的中心頻點(diǎn)至少相差碼元傳輸速率的3～5倍以防止鄰道干擾，而OFDM的相鄰子載波十分接近，大大提高了譜利用率，其頻譜分布如圖3所示，它們?cè)陬l域上是相互交疊的。研究表明，只要子載波之間滿足特定的正交約束條件，采用變頻和積分的手段就可以有效地分離出各個(gè)子信道信號(hào)〔3〕。
　　在發(fā)送端的串行碼元序列（d0，d1，．．．，dN－1）首先實(shí)現(xiàn)基帶調(diào)制，而后進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。經(jīng)過分路之后的N路子信道碼元的周期T從△t增加到N△t，分別調(diào)制在N個(gè)子載波（f0，f1，．．．，fN－1）上。f0為最低子載波頻率，相鄰子載波相差1／T，所以，N個(gè)子載波可以表示為：
　　在接收端N路信號(hào)分別用各子載波混頻和積分恢復(fù)出子信號(hào)。由于子載波的正交性，混頻和積分電路可以分離出各個(gè)子信道的信號(hào)，如式（4）所示：
其中，d（m）是接收機(jī)中第m路子信道的輸入信號(hào)，從式（4）可以看出它與發(fā)送端的第m路子信道相等。如果每個(gè)子信道都可以正確解調(diào)出源信號(hào)，將其合并后就能夠恢復(fù)出發(fā)送端高速串行碼元序列（d0，d1，．．．，dN－1）。
3．2　OFDM調(diào)制的具體實(shí)現(xiàn)
　　OFDM調(diào)制的原理雖然是用N個(gè)相互正交的載頻分別調(diào)制N路子信道碼元序列，但是在實(shí)際系統(tǒng)中很難采用這種方式，因?yàn)槲覀儫o法防止子信道之間嚴(yán)重的鄰道干擾。OFDM調(diào)制之所以成功應(yīng)用的一個(gè)重要原因是，它可以采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)過程。
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