[发明专利]一种PLC宽带电力载波通信系统的同步方法及系统

说明书

本发明涉及一种PLC宽带电力载波通信系统的同步方法及系统，属于物联网通信领域，本发明从实际工程角度出发，给出了一个完整的低压电力线宽带载波同步前导搜索的方法。包括定时粗同步、频率同步、相位同步以及定时精同步。本发明采用的定时粗同步方法，计算方法简单，仅仅采用快速傅里叶变化滑动相关计算就可完成，适合硬件FPGA实现。本发明提供一种频偏估计算法，采用两个前导符号前后之间的相位差，定时精度不高的情况下也可以精确频偏，并且适合硬件FPGA实现。在前导搜索过程中，采用搜索SYNCP和SYNCM交界点方法，由于在整个前导中仅仅有一点SYNCP和SYNCM交界点，所以简化前导搜索判定。并且搜索过程中采用2048点相关计算，提供了定时同步的精度。

技术领域

本发明属于物联网通信领域，涉及一种PLC宽带电力载波通信系统的同步方法及系统。

背景技术

在低压电力线宽带载波通信系统中，根据国家电网发布的标准，给出了低压电力线宽带载波通信系统的物理层架构，具体如图1所示。

在发射端，物理层接收来自数据链路层的输入，采用两个分开的链路分别处理帧控制数据和载荷数据。帧控制数据通过Turbo编码后，进行信道交织和帧控制分集拷贝；载荷数据经过加扰、Turbo编码以及信道交织和载荷分集拷贝后，和帧控制数据一起进行星座点映射，映射后的数据经过逆傅里叶变化(IFFT)处理后添加循环前缀形成OFDM符号，加入前导符号进行加窗处理后，形成物理层协议数据单元(PPDU)信号送入模拟前端最终发送到电力线信道中。

在接收端，从模拟前端接收到数据协同采用自动增益控制(AGC)和时间同步分别对帧控制和载荷数据进行调整，并对帧控制和载荷数据进行傅里叶变化(FFT)变换后，进入解调、译码模块，最终恢复出帧控制信息的原始数据与载荷的原始数据。

在低压电力线宽带载波通信系统的收发端中，采用突发方式进行通信，即PPDU格式，PPDU由前导、帧控制和载荷数据组成。前导为一个周期性序列，每个符号的帧控制和载荷数据的子载波个数为512个。其中，符号的保护间隔的类型包括帧控制的保护间隔、载荷数据第1个和第2个符号的保护间隔，载荷数据第3个符号及以后的保护间隔。具体的突发帧结构如图2所示。低压电力线宽带载波通信系统,通过对前导(Preamble)进行帧突发同步过程，根据国家电网发布的标准，定义前导结构图如3所示。

前导由10.5个SYNCP与2.5个SYNCM组成。SYNCP的定义为：

其中，C为可用的载波集合，N取1024。

另外，前导SYNCP也可以通过IFFT产生，IFFT的公式为：

取复信号：

可以得到：

即，SYNCP可以由X(k)的IFFT变换取实部得到。

SYNCM＝-SYNCP。其中，前导开始的0.5个SYNCP是SYNCP的后半部分，最后的0.5个SYNCM是SYNCM的前半部分。

其中前导参考相位用于对前导的SYNCP进行相位旋转，从1号载波到511号载波的相角参考值如1所示(这里仅仅给出部分，全部相角参考值请参考国家电网发布的PLC低压电力线宽带载波通信标准)。实际的相位为对应每个载波的相角参考值乘以π/8。

表1：前导相位表

根据上面关于低压电力线宽带载波通信系统帧结构定义，在通信媒介中仅仅传输实数分量，不传输虚数分量。在导致了低压电力线宽带载波通信在同步上需要一些独特的处理。

发明内容