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专利号: 2021108175875
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种PLC宽带电力载波通信系统的同步方法,其特征在于:包括以下步骤:AGC调整:对接收信号进行幅度调整,形成一个幅度均值为1的归一化信号;

定时粗同步:利用接收帧突发数据和本地前导进行时域相关,初步确定一个前导符号的开始位置;

频率同步:利用前导符号特点,对接收端基带信号频率进行同步过程;

相位同步:完成接收端时域信号本地和发送端相位同步过程;

定时精同步:完成帧突发中精确的前导符号时域定位任务,即搜索出帧突发结构前导中的SYNCP和SYNCM符号交界点位置;

所述定时粗同步具体包括以下步骤:

S21:根据低压电力线宽带载波通信关于SYNCP定义,即SYNCP生成公式和相位表,本地生成一个SYNCP符号时域数据,记为s_syncp;

S22:接收端接收数据时钟为25M,对AGC调整之后的时域数据流进行归一化处理,记为a_rx_data,a_rx_data为实数数据流;

S23:从归一化基带数据a_rx_data的v_rx_pos位置开始依次取出1024点数据,记为a_rx_preamble,v_rx_pos初值设置为1;

S24:a_rx_preamble和s_syncp在时域进行滑动相关计算,得到一个滑动相关序列a_xcorr_value;搜索出a_xcorr_value模值最强相关峰以及位置,记为v_xcorr_peak和v_xcorr_pos;然后再计算出最强相关峰的papr值,记为v_xcorr_papr;

其中,abs()计算每个元数取模计算,mean()计算所有成员的累加平均;

S25:如果v_xcorr_papr大于等于v_xcorr_threshold值,则表明搜索到有效的前导符号位置,否则表明在a_rx_preamble中没有前导符号;

S26:如果搜索到有效的前导符号开始位置,则在归一化基带数据a_rx_data中,v_preamble_pos就是一个前导符号开始位置,并且v_preamble_pos=v_rx_pos+v_xcorr_pos;

S27:如果步骤S25中在a_rx_preamble中没有前导符号,则在归一化基带数据a_rx_data往后移动一个步长继续搜索,即v_rx_pos=v_rx_pos+v_rx_stepsize,并且返回S23,直到a_rx_preamble中有前导符号。

2.根据权利要求1所述的PLC宽带电力载波通信系统的同步方法,其特征在于:所述频率同步的具体步骤包括:

S31:根据定时粗同步确定的前导开始位置,在归一化基带数据a_rx_data中依次取出两个前导符号时域数据,记为a_rx_preamble_data1和a_rx_preamble_data2;

S32:将两个前导时域数据进行快速傅里叶变化,将信号从时域变化到频域,记为a_rx_preamble_data1_fft和a_rx_preamble_data2_fft;

a_rx_preamble_data1_fft=FFT(a_rx_preamble_data1)a_rx_preamble_data1_fft=a_rx_preamble_data1_fft(有效子载波编号)a_rx_premable_data2_fft=FFT(a_rx_preamble_data2)a_rx_preamble_data2_fft=a_rx_preamble_data2_fft(有效子载波编号)S33:将两个前导符号频率数据a_rx_preamble_data1_fft和a_rx_premable_data2_fft进行共轭相乘,得到每个子载波的相位差,记为a_rx_preamble_phase_diff;

a_rx_preamble_phase_diff=angle(a_rx_preamble_data2_fft.*conj(a_rx_premable_data1_fft))其中,符号conj()表示取共轭;.*表示对应元素相乘;angle()表示对数组中每个成员取角度计算,单位弧度;

S34:对所有有效子载波a_rx_preamble_phase_diff的相位进行平均计算,记为S35:根据前后两个前导符号在频域相位差值,计算出收发两端基带的频率偏差,记为v_baseband_frequency_offset;然后对接收端基带数据进行频偏补偿;

3.根据权利要求1所述的PLC宽带电力载波通信系统的同步方法,其特征在于:所述相位同步的具体步骤包括:

S41:根据低压电力线宽带载波通信标准,接收端本地生成SYNCP时域信号,记为s_syncp;

S42:对接收数据流进行归一化处理,形成归一化基带数据a_rx_data;

S43:从归一化基带数据a_rx_data中取出一个前导符号的长度的数据,从归一化基带数据a_rx_data中取符号数据开始位置,由定时粗同步确定,记为a_rx_preamble;

S44:a_rx_preamble和s_syncp进行滑动相关计算,则得到滑动相关序列,记为a_xcorr_value;

S45:在a_xcorr_value序列中搜索最强相关峰值,记录为v_xcorr_peak_value;

v_xcorr_peak_value复数的相位角度,记为时域相位偏差角度,记为v_preamble_phase_diff;

v_preamble_phase_diff=angle(v_xcorr_peak_value)其中,angle()表示取复数相位角,单位弧度,取值范围(‑pi,+pi)。

4.根据权利要求1所述的PLC宽带电力载波通信系统的同步方法,其特征在于:所述定时精同步包括以下步骤:

S51:根据低压电力线宽带载波通信系统关于前导定义,接收端本地生成SYNCP和SYNCM时域数据,每个数据长度为1024点,然后将这两个时域符号拼接成一个本地前导序列,记为a_local_preamble,并且设置有效峰值次数计数器v_search_peak_num为0;

a_local_preamble=[s_syncp s_syncm]其中,[]表示SYNCP和SYCM数据首尾相并接方法,组成一个新的序列;

S52:在接收端接收归一化基带数据a_rx_data中的,开始位置为v_rx_pos开始,依次取出两个符号长度的数据,记为a_rx_preamble_data;

a_rx_preamble_data=a_rx_data(v_rx_pos:v_rx_pos+2048)其中,a_rx_data(v_rx_pos:v_rx_pos+2048)表示从a_rx_data数组中,从v_rx_pos开始,连续取出2048个数据;

53:a_rx_preamble_data和a_local_preamble两个序列进行滑动相关计算,得到一个滑动相关序列,记为a_xcorr_preamble_value;搜索出a_xcorr_preamble_value中最强相关峰值和其位置,记为v_xcorr_preamble_peak和v_xcorr_preamble_pos;

S54:计算出最强相关峰值的papr值,记为v_premable_papr;

其中,abs()表示对其中每个元数取模操作;mean()表示对每个元数进行累加平均操作;

S55:如果v_premble_papr大于等于v_preamble_threshold,则表明搜索到有效帧前导符号开始位置,则v_search_peak_num增加1,即v_search_peak_num=v_search_peak_num+1如果v_search_peak_num等于max_search_peak_num,则表示搜索到帧具体位置,即确定前导SYNCP和SYNCM的交界点位置为:v_rx_pos=v_rx_pos+v_xcorr_preamble_pos–v_glo_fft_size其中:v_glo_fft_size为1024;

S56:如果步骤54中的v_premble_papr不大于v_preamble_threshold值,则表明没有搜索到有效前导符号位置,则将接收序列往后移动一个步长v_xcorr_preamble_stepsize,并且复位v_search_peak_num为0,继续搜索。