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OFDM电力载波技术在智能家居中的应用
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2 2.1 OFDM 体系架构 尽管 OFDM 技术被用于各种不同的应用,但其体系架构基本一致,如图 1 所示。 扰码扰码 加循环加循环 前缀前缀 子载波子载波 调制调制 串串 并并 变变 换换 交织交织 编码编码 RS 编码编码 去循环去循环 前缀前缀 ADC 子载波子载波 解调解调 交织交织 解码解码 RS 解码解码 并并 串串 变变 换换 并并 串串 变变 换换 串串 并并 变变 换换 卷积卷积 编码编码 DACIFFT 帧同步帧同步 符号定时符号定时 FFT 前导符前导符 维特比维特比 译码译码 解解 扰码扰码 信道信道 噪声噪声 图 1 OFDM 体系架构 图 1 所示的 OFDM 体系架构上半部分为发射机,下半部分为接收机,该架构最大的发挥了该技术的优势, 并通过各种编解码措施来弥补其缺陷, 使采用 OFDM 技术的通信系统在窄带干扰、 脉冲噪声和频率选择性衰落 存在时提供非常强壮的通信。 在 OFDM 系统中,可用带宽被分为一些子信道,具有不同的且互不干扰(正交)的子载波频率,并独立进 行子载波调制,一般使用 PSK、QAM 等调制方式。FEC 编解码(一般包括卷积编码和 RS 编码)使接收机能够 恢复由背景噪声和脉冲噪声引起的错误。交织方案在解码器的输入端降低接收噪声的相关性,离散连续的错 误码元,使 FEC 解码能纠正更多的错误。 分配给个别子载波的不同的相位调制编码,会产生复数值信号点,针对这些点进行快速傅里叶逆变换 (IFFT) ,并在每个 IFFT 生成的模块前附加一个循环前缀(CP)即可得到一个 OFDM 符号。循环前缀的长度选 择是为了信道群延迟不会在连续 OFDM 符号之间产生过多的干扰。有些 OFDM 系统中还会通过加窗技术来降低 传输信号的带外泄露。 接收端的信道估计用于同步、链路适配等,并向发射端反馈信道信息,使发射端自适应调整其子载波调 制方案。 2.2 OFDM 技术特性 低压配电网是一个富含噪声的网络,存在频率衰落特性、时变特性等,且传输过程中信号在变化节点上 的反射还会产生多径效应,因此电力线通信系统中信号调制技术是一个关键问题。传统的直接序列扩频 (DS-SS)与单载波调制结合的方式,其抗干扰能力是以牺牲带宽为代价,频谱利用率不高,难以满足现代通 信高速率、大容量的要求,与其相比,OFDM 技术很好的解决了这些问题,下面结合 OFDM 体系结构,来分析 OFDM 技术的优势与存在的缺点。 与单载波系统相比,OFDM 系统存在以下的优点: (1)频率利用率高,数据传输速率高。OFDM 允许重叠的正交子载波作为子信道,提高了频率利用效率, 频谱效率比串行系统高出近一倍,可实现高速数据传输。 (2)较强的抗窄带干扰和频率选择性衰落能力。OFDM 的每个子信道均可看成是平坦衰落,使 OFDM 对脉

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