[发明专利]一种低峰均比电力线OFDM调制方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及电力线通信领域，具体涉及一种电力线OFDM调制方法及装置。

【背景技术】

电力线载波通信技术(PLC,Power Line communication)，是指利用已有的配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术。由于PLC技术充分利用最为普及的电力网络资源，建设速度快、投资少、户内不用布线，能够通过遍布各个房间的电源插座实现数据传输，为用户提供Internet接入、家庭局域网、远程抄表、智能家居等应用，具备了其它接入方式不可比拟的优势，因此，电力线载波通信技术具有不可替代的广阔应用前景。

然而，由于电力线本身并不是为了通信而设计的，其电力线环境非常恶劣，存在诸多问题：

●电力线信道的时变衰减大；

●信道模型随位置、网络拓扑结构和连接在网络上的负载变化而变化；

●由噪声负载引入的干扰强；

●背景噪声幅度大；

●不同类型的脉冲噪声复杂；

●电磁兼容(EMC)限制发射机发送的信号能量。

因此，电力线信道并不是十分合适的通信媒介，存在严重的干扰、严重阻抗失配和多径衰落严重等问题。

而OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用）技术作为一种多载波调制技术，其特点是各子载波相互正交。OFDM技术主要有如下几个优点：

首先，抗衰落能力强。由于低压输电线上阻抗变化幅度较大，信号传输时会出现严重的衰落。OFDM通过简单的打开和关闭某些子信道的方式来防止信道衰落。同时，OFDM技术抗窄带干扰性很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。其次，频率利用率高。OFDM所有子载波信号叠加到一起时，信号频谱接近于矩形频谱，因而其频谱利用率理论上可以达到香农（Shannon）信息论的极限。再者，适合高速数据传输。OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候，采用效率高的调制方式。当信道条件差的时候，采用抗干扰能力强的调制方式。此外，抗码间干扰(ISI)能力强。OFDM将信道分为N个子载波，速度变为原信号的1/N，符号周期也相应的延长N倍，因为通常N都很大，所以OFDM具有相当强的抗ISI能力。可见，OFDM技术非常适合PLC的通信。

与单载波系统相比，由于OFDM符号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的，这样的合成信号就有可能产生较大的峰值功率，由此会带来较大的峰值平均功率比。而OFDM系统的一个主要缺点就是峰值平均功率比（简称峰均比，PAPR）过高的问题。所谓峰均比是指发射机输出信号为非恒包络信号时，其峰值功率和平均值功率的比值。而相对单载波系统而言，OFDM系统的输出信号瞬时值波动较大，进而可能导致信号的非线性失真，产生谐波，造成明显的频谱扩展干扰及带内信号畸变，导致整个系统性能下降，同时还增加A/D和D/A转换器的复杂度并降低它们的性能。因此，降低OFDM的峰均比具有重要意义。

目前，降低OFDM峰均比的方法主要有：1、信号预畸变技术，即在信号经过放大之前，首先要对功率值大于一定门限的信号进行非线性畸变处理，包括限幅、峰值加窗或者峰值消除。这些信号畸变不可避免的对系统性能造成了损害；2、编码方法，针对信号采用特定的编码图样处理，这种方法的缺陷在于，可供使用的编码图样数量非常少，编码效率也非常低；3、信号扰码法，其基本思想是利用一系列的扰码序列优化OFDM子信道的载波相位以寻找最小的峰均比相位组合。这种方法可以大大降低峰值出现的概率，降低畸变技术的不利影响，但该类方法的实现往往较为复杂。

【发明内容】

为了降低电力线OFDM通信中的峰均比，进而在电磁干扰强烈的电力环境下得到良好的通信质量，本发明提供了一种电力线OFDM调制方法及装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电力线OFDM调制方法，包括以下步骤：