机载PLC非充分循环前缀加窗OFDM容量优化

作     者：刘才艺 严若文 王彤 李峭 LIU Caiyi;YAN Ruowen;WANG Tong;LI Qiao

作者机构：北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2024年第50卷第8期

页      面：2557-2564页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 082302[工学-交通信息工程及控制] 071102[理学-系统分析与集成] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：载人航天领域预先研究项目(060301) 

主　　题：电源线通信 信道建模 非充分循环前缀 边窗 容量优化 

摘      要：机载电源线通信(PLC)技术可以减少机载设备间布线的数量和复杂度,但电源线中多径分量衰减小,信道持续时间长,采用常规循环前缀(CP)设计方法,使用长度不小于信道最大多径时延扩展的CP,会导致容量非最优,可通过选择非充分CP,并结合加窗技术进行优化。基于此,采用对内外侧的子载波施加不同长度CP的边窗技术,以提高通信容量为优化目标,提出一种综合分析通信窗函数和内外侧子载波CP长度的参数设计方法。根据分段机载PLC通信的互连拓扑和频变阻抗,利用传输线理论,建立PLC信道衰落模型;分三阶段调整CP和窗函数参数,进行设计优化,第1阶段得到满足邻道干扰(ACI)约束下的最小加窗扩展长度,第2阶段在该窗函数条件下,调整CP长度增大系统容量,第3阶段通过边窗技术分别优化内外侧子载波,得到最终的优选参数。仿真实验分析表明:所提方法能够在减小ACI的同时避免正交频分复用(OFDM)符号的过度时域扩展,使保守的CP和窗函数选择导致的波特率损失得到改善,最终提高OFDM系统容量;同时,所提方法可以接近或达到全空间枚举的优化效果,且使计算量可接受。