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1、文章引言
　　電力線已經走進千家萬戶，如果能夠在電力線上進行可靠的數字傳輸，不僅可以方便地實現電力系統的配電自動化，而且可以通過電力線進行通信，省去了通信線路的架設，大大降低通信的成本，從而對網絡普及起到重要作用。

　　由于電力線固有的高噪音、多徑效應和衰落等特點，人們通常采用擴頻技術進行數據傳輸。擴頻通信雖然抗干擾能力較強，卻受到其原理的制約，傳輸速率最高只能達到1Mbps。隨著人們對通信傳輸速率的要求越來越高，一種采用正交頻分復用（OFDM）技術在低壓輸電線上高速、可靠傳輸數據的通信方式出現了，該技術具有抗噪音、抗多徑效應和抗衰落的特性，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年代后期隨著數字信號處理（DSP）技術的發展和人們對高速數據通信需求的增長，才逐漸為人們所重視。現在它已被歐洲地面廣播標準（EuropeanTerrestrialBroadcasting Standards）中DAB（數字音頻廣播）和DVB－T（數字視頻廣播）所采納。

2、低壓輸電線上的數字傳輸特性

　　低壓輸電線信道環境十分惡劣，對數字載波通信影響嚴重的干擾源主要有：信道噪音、信道衰耗和多徑效應。

　　噪音是低壓輸電線上最大的干擾源。其來源很多，主要是設備開關切換產生的脈沖干擾、發電機中電刷生成的火花、用電設備產生的噪音以及電力線耦合的外界電磁波等。其中，對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重影響了信號的傳輸。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。由于低壓電力網中負載的不斷投入和切除，信道的衰耗處于動態變化中，1s內某一頻率的衰耗可達20dB〔2〕。這一現象在通信中稱為信道衰落，采用均衡技術可以消除信道衰落引起的誤碼，但是當傳輸速率很高時快速均衡難以實現。

　　多徑效應是數字通信中特有的一種干擾，是指信號經過不同路徑到達目的地時由于信號的延遲而相互干擾的現象。低壓電力網所連接的設備數量巨大、種類眾多，整個網絡的阻抗處于動態變化之中，這必然會造成許多用電設備工作在阻抗不匹配的狀態。如果某些設備阻抗不匹配，信號到達該處時必然會產生反射，這樣一來，有用信號就可能經過若干條不同的路徑到達接收點。由于信號在每條路徑上經歷的時間不同，在接收點就會發生多徑效應，延遲信號對有用信號形成干擾。當多徑信號延遲較小時，這種干擾可以忽略；如果延遲較長，就會對有用信號產生嚴重的碼間串擾（ISI）。

3、OFDM的基本原理和組成結構

　　OFDM的思想早在70年代初期就有人提出，但是直到80年代后期隨著數字信號處理（DSP）技術的發展和人們對高速數據通信需求的增長，才逐漸為人們所重視。現在它已被歐洲地面廣播標準（EuropeanTerrestrialBroadcasting Standards）中DAB（數字音頻廣播）和DVB－T（數字視頻廣播）所采納。

3．1　OFDM的基本原理

　　OFDM技術把所傳的高速數據流分解成若干個子比特流，每個子比特流具有低得多的傳輸速率，并且用這些低速數據流調制若干個子載波。

　　假設一個周期內傳送的碼元序列為（d0，d1，．．．，dN－1），它們通過串／并轉換器分別調制在N個子載波（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相鄰子載波的頻率相差系統的碼元傳輸速率fs，在傳統的頻分復用（FDMA）系統中，相鄰兩個子信道的中心頻點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，它們在頻域上是相互交疊的。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子信道信號〔3〕。
　　在發送端的串行碼元序列（d0，d1，．．．，dN－1）首先實現基帶調制，而后進行串并轉換。經過分路之后的N路子信道碼元的周期T從△t增加到N△t，分別調制在N個子載波（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個子載波可以表示為：
　　在接收端N路信號分別用各子載波混頻和積分恢復出子信號。由于子載波的正交性，混頻和積分電路可以分離出各個子信道的信號，如式（4）所示：
其中，d（m）是接收機中第m路子信道的輸入信號，從式（4）可以看出它與發送端的第m路子信道相等。如果每個子信道都可以正確解調出源信號，將其合并后就能夠恢復出發送端高速串行碼元序列（d0，d1，．．．，dN－1）。
3．2　OFDM調制的具體實現
　　OFDM調制的原理雖然是用N個相互正交的載頻分別調制N路子信道碼元序列，但是在實際系統中很難采用這種方式，因為我們無法防止子信道之間嚴重的鄰道干擾。OFDM調制之所以成功應用的一個重要原因是，它可以采用數字信號處理技術來實現調制和解調過程。
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