[发明专利]一种基于OFDM调制的电力线载波通信系统帧同步信号生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，特别涉及基于OFDM调制的电力线载波通信系统帧同步信号生成方法。

背景技术

电力线载波通信技术简称PLC，是指利用电力线传输数据的一种通信方式。它可以充分利用现有的配电网络基础设施，无需任何布线，就能够为用户提供数据通信服务。利用现有的电力线实现数据通信，可极大地节省通信网络的建设费用。

然而，由于多种因素的影响，制约了电力线载波通信技术的发展。最主要的是电力线上复杂的信道。电力线信道传输环境非常恶劣，存在多种复杂噪声干扰、与其他业务频段信号的耦合、恶劣的频率选择性和快速时变性，这些都造成了对信号可靠传输的极大的阻碍，需要有效的技术来保证信号传输的高效鲁棒性。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM)技术具有高速的数据传输能力、高效的频谱利用率和抗多径干扰、抵抗频率选择性衰落信道能力，因此很适合应用于电力线通信领域。目前，国际上制定的窄带电力线载波通信标准，包括ERDF G3标准、PRIME标准和ITU G.9955，均是支持OFDM调制的窄带电力线载波通信技术标准。但国外的技术标准并不适合我国国情，因此，需要专门针对中国的电力线环境开发相应的OFDM通信系统。

由于窄带电力线载波通信系统属于突发的通信系统，其对同步性能要求非常严格，任何时间或频率上的误差，都会对电力线载波通信系统的性能造成很大的损失。因此，设计良好的帧同步信号，便于发射端和接收端快速准确的获得同步，对电力线载波通信系统具有重要意义。

现有技术中，通常利用两个或多个重复的OFDM数据来设计帧同步信号。但是，由于简单重复的OFDM数据的相关性并不强，导致所生成的帧同步信号同步精确度不高，抗噪声性也不强。而电力线载波通信系统中，电力线信道是非常恶劣的信道。因此，上述方法生成的帧同步信号无法满足应用时使发射端和接收端准确同步以及抗噪声性强的要求。

另外，为了灵活应对实际传输系统对多功能、多业务或者多模式的需求，诸如通过帧同步信号快速地区分传输模式、传输类型或者传输网络类型等，因此，也需要帧同步信号能够携带一定的信息。

综上所述，如何设计一种帧同步信号，其精确度高、抗噪声性强且能适应多功能、多业务或者多模式的需求，是电力线载波通信技术中需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了应对电力线环境存在多径衰落、背景噪声和脉冲噪声等方面的挑战，弥补上述现有技术的不足，提出一种基于OFDM调制的电力线载波通信系统帧同步信号生成方法，其生成的帧同步信号能使发射端和接收端准确同步、抗噪声性强且能适应多功能、多业务或者多模式的需求。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，具体包括：

步骤A：根据系统设计需求，确定系统需要支持的功能或者业务或者模式的数量M；

步骤B：根据该数量M，引入M组具有良好互相关性能的短二进制伪随机序列PN_S；

步骤C：根据系统的OFDM特性参数，引入另外一组长二进制伪随机序列PN_L，并基于该长序列PN_L生成OFDM基本信号；

步骤D：将所述的短序列分别对OFDM基本信号进行调制，形成帧同步信号。

步骤A中，数量M的取值和设计主要考虑系统的应用需求，从系统所要支持的多功能、多业务以及多模式等角度来考虑。

所述步骤B中，短二进制伪随机序列PN_S的长度NS兼顾传输效率和系统的性能要求；M组短序列具有预定程度的良好的互相关性能，即它们相互之间的互相关性低于一定程度，甚至完全正交。

其中，所述的短二进制伪随机序列PN_S可以是m序列、Gold码、Hadamard码、巴克码以及它们的截断码；

其中，所述步骤C具体包括：

步骤C1：定义系统的OFDM参数，包括系统的基带速率、OFDM子载波间隔、IFFT点数以及OFDM有效子载波分布和无效子载波的分布情况；

步骤C2：基于IFFT点数，确定其待调制的频域子载波的最大个数Num_max；

步骤C3：基于Num_max，引入另外一组长二进制伪随机序列PN_L，其长度为NL。