[发明专利]一种宽带电力线通信中帧同步的方法和装置

说明书

本发明实施例提供一种帧同步前导信号检测方法和装置，该方法包括：获取传输信道的衰减特性；根据该衰减特性对原始前导符号的时域信号进行处理得到第一时域信号；对该第一时域信号与信道中传输的通信帧时域信号进行相关运算，根据该相关运算的结果检测该通信帧时域信号中的前导信号。本发明的目的是提高宽带电力线OFDM通信系统中前导信号检测的成功率，降低误检测率。

技术领域

本发明涉及一种通信方法，具体涉及一种宽带电力线通信中帧同步的方法和装置。

背景技术

低压电力线网络使指利用低压电力线为通信媒介，将载波调制后的数据进行远距离传输的网络。低压电力线载波信道的特点是干扰强，频道选择性衰减大，并且衰减和通信的距离有关。这导致通信的速率不高，可靠性很低，大大的约制了载波技术的应用。近些年，各公司开始研发和试生产宽带电力线载波通信产品。这些通信产品普遍采用基于OFDM调制解调方式的通信技术。宽带OFDM技术的优点一方面是通信速率大大提高，另一方面，当通信设备检测到信道在某些载波上有衰减(通常它们所占的带宽小于通信带宽)时，发信端可以减少在这些载波上信息的传输速率(采用低阶的调制方式，比如别的载波用16QAM，这个载波用QPSK)，甚至不在这些载波上传输信息，以达到提高通信可靠性的目的。

图1是本发明实施例的OFDM物理帧示意图，如图1所示，在宽带载波通信协议中，每个物理帧的报文都包括前导部分和数据部分，前导部分由多个前导符号组成，，前导部分的作用是帮助接收端进行自动增益控制，定时同步(帧检测和定时同步)，信道估计(包括频偏检测，给相干解调或差分解调提供初始相位参考，以及将各载波信道质量反馈发端以便发动进行传输比特加载)。

由于前导信号的重要性，当前导信号经受严重的衰减或干扰，会导致帧检测失败或定时误差太大，从而无法解调数据。现有的宽带OFDM通信技术对此并没有很好的解决办法，限制了宽带OFDM通信技术的应用范围。曾有的公司产品采用发端衰减预补偿的办法试图解决这一问题。这种办法改变了发端频谱形状，可能导致产品不符合行业标准，而且该方法对于信道中突发的干扰信号无能为力，针对此问题现有技术没有解决方案。

发明内容

在宽带电力线通信中，各个子载波上信号从发端到收端经历的衰减是不同的，也有一定的时变特性。图2表示发端信号在各个子载波上的发射功率，他们通常是一样的。图3表示在接收端接收到的在各个子载波上的信号功率。在对接收信号进行相关操作时，为了获得最大的检测性能，本发明实施例检测信道的衰减，然后对本地的原始前导符号波形的时域信号采用衰减匹配滤波器进行滤波。使得用于和接收到的前导波形进行相关操作的本地前导符号波形和接收到的波形一致。信道衰减的检测是在本次通信帧接收之前完成。通过对以前接收到的通信帧进行频谱分析得到信道衰减的频域特性。衰减匹配时域滤波器根据信道衰减的频域特性设计。

在宽带电力线通信中，电力线信道上常常有其他电力设备产生的干扰信号，这些干扰在不同的子载波上强度不一，也具有一定的时变特性。图4表示在接收端接收到的在各个子载波上的干扰功率。本发明实施例中，为了获得最大的检测性能，在信道没有通信帧传输的时候，检测干扰特性，对于其上干扰强度超过预设门限的那些子载波，在检测通信帧的前导时予以去除。去除的方式是对信道上的接收到的信号采用时域陷波滤波器滤波。图五是根据信道上干扰特性产生的陷波滤波器示意图。

本发明实施例提供一种帧同步前导信号检测方法，包括：获取传输信道的衰减特性；根据该衰减特性对原始前导符号的时域信号进行处理得到第一时域信号；对该第一时域信号与信道中传输的通信帧时域信号进行相关运算，根据该相关运算的结果检测该通信帧时域信号中的前导信号。

进一步地，该衰减特性为通信帧从发端传输到收端每个OFDM子载波上信号的衰减幅度。

进一步地，将该第一时域信号与通信帧时域信号进行相关运算之前，获取该传输信道的干扰特性，根据该干扰特性对该通信帧时域信号进行处理。