OFDM技術在低壓載波通信中的應用

柴新代

【摘要】 近些年來，人們不斷的增長的寬帶需求，讓電力載波通信技術得到了快速的發展。電力載波通信技術作為一種利用中、低壓配電當做通信介質來實現數據等綜合業務傳送的通信技術，擁有投資低，不需要重復布線的優點，在國內外都受到了廣泛的關注。低壓電力線通信的最佳選擇就是具有多種優勢的正交頻分復用技術，這種技術能夠使電力線通信的頻率選擇性衰落和多徑時延的缺點得到有效的克服，實現了可靠的數據通信。

【關鍵字】 低壓載波通信 OFDM 通信

正交頻分復用（OFDM）是一種正交多載波調試方式，它的原理是把原信號分解成大量的子信號，再把這些子信號調制成大量相互正交的子載波，然后把這些子載波一起發送并在接收端把這些數據進行合并，這樣發能夠提高數據的傳輸速率。傳統的數字通信系統是將數據符號放在同一個載波上進行串行傳輸，這樣，信道的全部可用寬帶都沒每個符號占用[1]。OFDM和傳統的數字通信系統相比極大的提高了在抗多徑干擾方面的能力，因此，在 低壓載波通信的研究領域OFDM的技術應用就成了重點和熱點。

一、OFDM的基本概念

1、OFDM的技術背景。OFDM是被廣泛應用于實際系統中的一種利用多載波頻率復用技術，它具有技術實現簡單和對抗頻率選擇信道的優點。OFDM起源在20世紀50年代中期，直到60年代才正式使用這個概念，在2000年成立的家庭插座聯盟為電力通信的發展第一個提出了電力通信技術協議HomePlug1.0。

2、OFDM技術的應用。OFDM技術具有抗干擾能力、頻帶利用率高的一些別的技術不具備的優勢，這些優勢使它受到了受到了世界的研究人員的重視，他們認為OFDM技術具有非常廣大的應用前景。現在OFDM技術越來越多的應用在實際系統中，例如無線局域網、數字聲音廣播、電力通信技術和高清晰度數字電視等，這些領域都把OFDM技術運用在其中[2]。數據傳輸的信道是電力線，而電力線衰減能力強是絕大數電力網絡需要克服的缺點，OFDM技術正好可以解決這些特點，因此，對OFDM技術的研究和和應用是電力線載波通信中的研究和應用的重點。

3、OFDM通信的基本原理。OFDM技術和普通的頻分復用相似，就是把傳輸的數據分解調制成n個子載波，這樣子載波的數率就會變得很低，這樣所占用的寬帶也會變得最大限度的窄，因此電力線的衰落也會變慢。因為子載波之間是相互交錯重疊，這樣可以最大限度的完成頻譜使用率，這也是正交頻分復用（OFDM）名字由來的原因。因為OFDM技術是把數據分到傳輸率相對較低的若干個并行傳輸的子信道中進行傳輸的。由無線信道的多徑時延擴展帶來的時間產生由于每個子信道的符號周期得到增加而可以最大限度的得到減輕。而且多徑帶來的符號間的干擾也可以通過符號之間的保護間隔的插入而得到最大限度的消除。

二、低壓線載波與OFDM系統同步技術部研究

1、OFDM系統同步誤差的組成。通信的時候，最重要的是通信雙方的同步，只有通信同步才能使通信雙方正常通信。在接收端要保證連續到來的信號能夠得到正確的調解，而正確調解的前提是能夠找到OFDM符號的正確位置，這就是OFDM符號的同步問題。現在常用的是基于盲估計的同步算法、基于導頻的同步算法和基于循環前綴的同步算法。在OFDM系統中，只有實現載波頻率同步、符號定時同同步、采樣時鐘同步這三方面的同步才能實現精確同步，但是根據大量的分析，載波頻率偏差、符號當時偏差和采樣時鐘偏差這三個構成了OFDM主要的同步誤差。

2、OFDM同步系統的構成。根據分析時間和頻率的同步是基于幀結構的OFDM同步系統必須保證的。FFT窗的定位和建立幀定時可以通過時間同步來完成；而子載波的正交性需要用頻率同步來保持，這是因為頻率的錯誤會導致載波間的干擾[3]。通過頻率的獲取和跟蹤完成頻率的同步以求能夠降低整個系統的復雜度。雖然頻率的跟蹤使用頻率捕獲精度較低，但是計算起來相對簡單，能夠實現計算較快的算法。

3、OFDM系統同步算法的研究。OFDM系統的同步根據同步所使用的數據來源可以分為基于訓練序列信息的同步、基于導頻符號信息的同步和循環前綴的保護間隔的同步。基于循環保護前綴的同步的計算精度較差，但是他能直接利用系統固有的資源，無需額外的輔助信息；基于訓練徐磊信息的同步雖然增加了同步獲取的時間，但是也限制了改革方法的進一步發展，不過這個辦法可以使同步班的十分精確；基于導頻符號信息的同步雖然可以精確地同步，但是需要犧牲信道頻帶。

結語：隨著技術的發展，互聯網越來越普及， 而且用戶的要求也越來越多，作為一種價格低廉，使用靈活的技術，低壓線載波已經成為了一個受到各個國家的研究人員關注的熱點研究，但是由于它的傳輸率低和傳輸誤碼率高。導致它現在受到廣大研究的OFDM技術進行調制，從而降低低壓線載波出現的問題。

參 考 文 獻

[1]孫海翠.OFDM技術及其在低壓電力載波通信中的應用研究[D].河海大學，2007，（5）：112-114.

[2]楊碩.基于OFDM的電力線窄帶通信關鍵技術研究與實現[D].浙江大學，2012，（8）：65-66

[3]羅春風.基于OFDM技術的低壓電力線載波通信系統的理論與實驗研究[D].華中科技大學，2005，（11）：76-78.