基于OFDM-OQAM系统的电力线通信信道特性分析

唐波　王阳　朱兵　韩辉　朱笔挥

摘   要：针对电力线通信（PLC）中传统的OFDM技术频谱利用率低的问题。在简述OFDM-OQAM系统模型的基础上，对各子载波上的数据流和原始滤波器对应的频域以扩展的方式进行处理，通过定义原型滤波器频域响应并进行转变以实现多相网络，最后对OFDM和OFDM-OQAM在高白信道下的误码率性能、双选信道下的误码率性能、信号功率谱密度和系统计算复杂度进行仿真对比分析。

关键词：OFDM;OFDM-OQAM;频域扩展;多相网络

中图分类号：TN914.3                                           文献标识码：A

Abstract：Aiming at the problem of low spectrum utilization of traditional OFDM technology in power line communication（PLC）. Based on a brief description of the model of OFDM-OQAM system， the data stream on each subcarrier and the corresponding frequency domain of the original filter are processed in an extended manner. The multi-phase network is realized by defining the frequency domain response of the prototype filter and transforming it. Finally，the BER performance and double selection of OFDM and OFDM-OQAM in high white channel are discussed. The BER performance， power spectral density and computational complexity of the system are simulated and compared.

Keywords：OFDM;OFDM-OQAM;frequency domain expansion;multiphase network

为了提升移动通信的效率，多载波调制（MCM）作为高速数据传输技术可实现高质量、高速率传

输[1]。其中，正交频分复用（OFDM）技术作为MCM的一种，具有降低了符号间干扰（ISI）、复杂度低等特点[2-4]。然而OFDM在多用户同时接入后，将损耗传输功率并伴随带外泄露等问题，进而导致载波间干扰（ICI）[5-7]。

由于OFDM系统固有属性的问题，随着移动通信技术的发展，为了进一步应对新场景的需求并提升传输速率，OFDM-OQAM技术得到了广泛关注。同时，OFDM-OQAM技术已成为电力线通信（PLC）重点研究方向[8]，相比OFDM技术，OFDM-OQAM技术通过引入具有较强时频聚焦性的滤波器，可将复数域正交条件拓展至实数域，从而降低信号带外泄露，提高抗ISI、抗ICI和频谱利用率[9]。随着IFFT/FFT系统复杂度的降低，OFDM-OQAM技术逐渐投入实际应用。

为了提高电力线通信（PLC）中OFDM技术的频谱利用率，以OFDM-OQAM系统为基础，以实现低复杂度方法的对比分析作为研究目的，从计算复杂度和频域均衡两个方面对多相网络和频域扩展进行研究。最后对OFDM和OFDM-OQAM在高白信道下的误码率性能、双选信道下的误码率性能、信号功率谱密度和系统计算复杂度进行仿真对比分析。

由图9可知，随着传输数据量的增加，OFDM和OFDM-OQAM系统的计算复杂度均呈现指数型增加，当传输数据量大于100时，计算复杂度差异性表现明显，且OFDM计算复杂度最低验证了本文的分析。同时，OFDM-OQAM系统的多相网络和频域扩展的计算复杂度随着重叠因子 的增大而增大。此外，当重叠因子 相同时，OFDM-OQAM系统的频域扩展计算复杂度大于OFDM系统。

4   结   论

基于OFDM-OQAM系统对电力线通信信道特性进行了研究。研究结果表明，基于多相网络的OFDM-OQAM系统的计算复杂度略高于OFDM，但带外信号衰减性能明显高于OFDM系统。因此，OFDM-OQAM系统可提升电力线通信信道传输性能。

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