CN104683275B - 一种前导序列生成方法、定时同步方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前导序列生成方法和设备，用以避免由于NB‑PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确定时同步的问题。方法包括：确定构成前导序列中的单个图样的正交频分复用OFDM符号的数目m，其中，m不小于2；根据所述m生成前导序列，使得生成的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且使得生成的前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同。本发明实施例还提供一种定时同步方法和设备。

Description

一种前导序列生成方法、定时同步方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种前导序列生成方法、定时同步方法和设备。

背景技术

同步是任何一个通信***都需要解决的实际问题，没有准确的同步，就不可能进行可靠的数据传输，因此同步技术直接关系到整个通信***的性能。

同步一般分为定时同步和频率同步。其中，针对定时同步而言，其包括粗同步和细同步，目的在于使得信号的接收端能够确定每个符号的起止时刻。为了能使接收端准确地找到发送端所发送的数据符号的开始部分，目前常用的技术手段是在数据符号前面添加一串前导序列（即Preamble，其包含的符号可称为前导符号）来指示该数据符号的到达。由于该前导序列对于接收端来说是已知的，因此接收端就可以利用已知的该前导序列，进行该前导序列和接收到的信号序列的相关性计算，得到用于表征该前导序列和接收到的信号序列之间的相关性大小的相关值。具体而言，接收端接收到前导序列时，其按照上述方式计算出的相关值就会出现明显的峰值，从而接收端就可以由此确定当前接收到的是前导序列，进而进行定时同步。

目前，窄带电力线通信（Narrow Band-Power Line Communication，NB-PLC）***中采用的定时同步方案与上述方案类似，也是基于前导序列来实现。比如，按照国际电信联盟（International Telecommunications Union，ITU）在其G.hnem物理层协议G.9955中对于物理帧结构的规定，可以采用如图1所示的前导序列来进行接收端信号的定时同步。

图1所示的该前导序列主要由前导符号S₁和前导符号S₂组成，其中，S₁由8个承载了相同信息的正交频分复用（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM）符号组成，若用S表示S₁所包含的单个OFDM符号，则可将S₁表示成：S₁={S,S,S,S,S,S,S,S}；而S₂仅包含一个OFDM符号，记为-S，即S₂={-S}。图1中利用连续的多个OFDM符号来重复承载相同信息的主要目的是为了抵抗NB-PLC***中恶劣的信道条件，以提高接收端正确接收前导符号的概率，进而提高NB-PLC***的同步率。

在实际应用中，当接收端欲确定发送端所发送的数据符号的开始部分时，可以首先对接收到的信号序列进行延迟自相关，即计算连续接收到的每对OFDM符号长度的信号序列的延迟相关值，直至在一段时间内确定出的延迟相关值大于设定的个数时，确定有前导符号到达，即完成粗同步过程；进而接收端利用本地预存的符号S与完成粗同步过程后接收的信号序列进行滑动相关，当计算出本地预存的该S与接收到的信号序列的相关值出现一个负的峰值时，则判断检测到S₂，从而就可以确定定时同步点，即完成细同步过程。

目前，NB-PLC***主要工作在3-500kHz的频段，其信道主要由慢变的多径、有色噪声、窄带干扰、脉冲干扰、同步于工频的周期性噪声和异步于工频的周期性噪声组成。其中，同步于工频的脉冲干扰和异步于工频的脉冲干扰可以归为频域的窄带干扰和时域的突发脉冲干扰中。在NB-PLC***的低频段信道中，频域的窄带干扰非常严重；同时，电力线上电器的不规范性而导致产生的强度比底噪高出10-15dB的时域突发脉冲干扰也会使得NB-PLC***的信道条件变得异常恶劣。

上述干扰的存在，使得如图1所示的该前导序列容易受到破坏。比如图1中的S₂就特别容易被突发脉冲干扰所淹没，进而导致定时同步难以完成。

发明内容

本发明实施例提供一种前导序列生成方法和设备，用以避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确定时同步的问题。

本发明实施例还提供一种定时同步方法和设备。

本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供一种前导序列生成方法，包括：确定构成前导序列中的单个图样的正交频分复用OFDM符号的数目m，其中，m不小于2；根据所述m生成前导序列，使得生成的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且使得生成的前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据接收端所存储的前导符号与所述生成的前导序列所包含的各前导符号之间的相关值，为所述生成的前导序列包含的各图样分别确定图样标识。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，采用下述方式确定m：

根据预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目，以及所述数目与m的预设映射关系，确定m。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述预设映射关系包括：

2^m-2≥L-m+1

其中，L为预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目。

第二方面，提供一种定时同步方法，包括：接收端接收信号序列；所述信号序列的时域长度为单个正交频分复用OFDM符号的时域长度的整数倍，且不小于规定数目的单个OFDM符号的时域长度；接收端确定所述信号序列能够包含的各信号子序列分别与存储的用作前导符号的单个OFDM符号的相关值；其中，所述信号子序列所包含的信号点为时域上连续的多个信号点，且所述信号子序列所包含的信号点的数目与存储的所述单个OFDM符号包含的信号点的数目N相同；接收端根据确定出的相关值，按照所述信号序列能够包含的各个信号子序列在时域上的排列顺序，依次不重复地选取确定出的相关值生成相关值集合，直至确定出的相关值被选取完毕；其中，每个相关值集合所包含的相关值的数目均等于N；接收端分别确定各相关值集合中的模值最大的相关值；接收端在判断出确定出的各相关值集合中的模值最大的相关值中存在m个相关值共同满足规定条件时，根据所述m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识；其中，所述m个相关值共同满足规定条件具体包括：按照信号子序列的接收顺序对所述m个相关值进行排序后，所述m个相关值中的相邻两个相关值分别对应的信号子序列在所述信号序列能够包含的所有信号子序列中的排列位置相差N；接收端在生成的图样标识与预先根据所述生成方式为所述前导序列所包含的图样确定的图样标识之一相同时，根据所述生成的图样标识所表示的图样在所述前导序列中所处的位置，确定所述前导序列的起始位置。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，接收端根据所述m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识，具体包括：接收端根据所述m个相关值，以及预先设置的十进制数生成方式，确定作为生成的图样标识的一个十进制数。

第三方面，提供一种前导序列生成设备，包括：数目确定单元，用于确定构成前导序列中的单个图样的正交频分复用OFDM符号的数目m，其中，m不小于2；前导序列生成单元，用于根据数目确定单元确定的所述m生成前导序列，使得生成的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且使得生成的前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同。

结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，所述设备还包括：标识确定单元，用于根据接收端所存储的前导符号与所述生成的前导序列所包含的各前导符号之间的相关值，为所述生成的前导序列包含的各图样分别确定图样标识。

结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述数目确定单元采用下述方式确定m：

根据预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目，以及所述数目与m的预设映射关系，确定m。

结合第三方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述预设映射关系包括：

2^m-2≥L-m+1

其中，L为预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目。

第四方面，提供一种接收端设备，包括：

信号序列接收单元，用于接收信号序列；所述信号序列的时域长度为单个正交频分复用OFDM符号的时域长度的整数倍，且不小于规定数目的单个OFDM符号的时域长度；

第一相关值确定单元，用于确定所述信号序列能够包含的各信号子序列分别与存储的用作前导符号的单个OFDM符号的相关值；其中，所述信号子序列所包含的信号点为时域上连续的多个信号点，且所述信号子序列所包含的信号点的数目与存储的所述单个OFDM符号包含的信号点的数目N相同；

相关值选取单元，用于端根据确定出的相关值，按照所述信号序列能够包含的各个信号子序列在时域上的排列顺序，依次不重复地选取确定出的相关值生成相关值集合，直至确定出的相关值被选取完毕；其中，每个相关值集合所包含的相关值的数目均等于N；

第二相关值确定单元，用于分别确定各相关值集合中的模值最大的相关值；

图样标识生成单元，用于在判断出确定出的各相关值集合中的模值最大的相关值中存在m个相关值共同满足规定条件时，根据所述m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识；其中，所述m个相关值共同满足规定条件具体包括：按照信号子序列的接收顺序对所述m个相关值进行排序后，所述m个相关值中的相邻两个相关值分别对应的信号子序列在所述信号序列能够包含的所有信号子序列中的排列位置相差N；

起始位置确定单元，用于在生成的图样标识与预先根据所述生成方式为所述前导序列所包含的图样确定的图样标识之一相同时，根据所述生成的图样标识所表示的图样在所述前导序列中所处的位置，确定所述前导序列的起始位置。

结合第四方面，在第一种可能的实现方式中，图样标识生成单元具体用于：

根据所述m个相关值，以及预先设置的十进制数生成方式，确定作为生成的图样标识的一个十进制数。

本发明实施例的有益效果如下：

由于本发明实施例中生成的前导序列中的时域上连续的每m个OFDM符号分别可以构成单个图样，且前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同，从而前导序列的抗破坏力得到较大提升，可以避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列的起始位置，从而难以正确定时同步的问题。具体而言，前导序列的抗破坏力得到提升表现在：每m个OFDM符号均可以共同构成图样，且各图样彼此不同，从而提高了前导序列的可辨识度，即便某个前导符号受到干扰而被破坏，也可以保证前导序列中还可能存在完整的图样而使得前导序列能够被正确识别。

附图说明

图1为G.9955中规定的用于进行定时同步的前导序列的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种前导序列的生成方法的实现流程示意图；

图3为本发明实施例中生成的一种前导序列的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种定时同步方法的实现流程示意图；

图5为本发明实施例提供的方案在NB-PLC***中的实现方式示意图；

图6为本发明实施例提供的一种前导序列的生成设备的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种接收端设备的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种前导序列的生成设备的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种接收端设备的结构示意图。

具体实施方式

为了避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列起始位置的问题，本发明实施例首先提供一种前导序列生成方法。

以下结合说明书附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种前导序列生成方法的具体流程示意图，其主要包括下述步骤：

步骤21，确定构成前导序列中的单个图样的OFDM符号的数目m；

其中，m不小于2；“图样”是指前导序列中的由至少两个OFDM符号构成的符号序列。

比如，可以根据预先规定的组成生成的前导序列的OFDM符号的数目，以及该数目与m的预设映射关系，确定m。

具体而言，该预设映射关系可以但不限于如下式[1]所示：

2^m-2≥L-m+1

其中，L为预先规定的组成生成的前导序列的OFDM符号的数目。

步骤22，根据m生成前导序列，使得生成的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且使得生成的前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同。

本发明实施例提供的上述方法还可以进一步包括包括步骤：根据接收端所存储的前导符号与生成的前导序列所包含的各前导符号之间的相关值，为生成的前导序列包含的各图样分别确定图样标识。后文将详细介绍本发明实施例采用的图样标识生成方式，在此不再赘述。

采用本发明实施例提供的该前导序列生成方法，比如当预先规定的组成生成的前导序列的OFDM符号的数目为8时，可以计算出m可以等于3。m=3时，通过执行步骤22而生成的一种前导序列如图3所示。图3所示的该前导序列一共可以包含互不相同的6个图样，其图样标识可以为如图3中的椭圆中的数字，分别为2～7。其中，图3中的任意椭圆均满足：其所对应的前导序列的图样的图样标识为该椭圆中的数字。比如包含有数字“2”的椭圆对应的图样为{-S,S,-S}，则该图样的图样标识为2。

需要说明的是，由于如图3所示的该前导序列中的前两个OFDM符号与出现在该前导序列之前的一个OFDM符号长度的噪声信号可能共同构成一个与该前导序列包含的图样类似的“伪图样”，且该“伪图样”的存在，可能会导致接收端错误地将其识别为前导序列中的图样，因此，本发明实施例中，可以为该伪图样分配一个不同于上述图样标识2～7的其他标识。考虑到出现在该前导序列的第一个OFDM符号之前的噪声信号有可能是S，也可能是-S，那么，本发明实施例中，可以为如图3所示的该前导序列中的前两个OFDM符号所构成的“伪图样”分配图样标识0和1。比如，为伪图样{-S,-S,-S}分配的图样标识可以为0，为伪图样{S,-S,-S}分配的标识可以为1；反之亦可。

由于本发明实施例中的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同，从而前导序列的抗破坏力得到较大提升，可以避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列的起始位置，从而难以正确定时同步的问题。具体而言，前导序列的抗破坏力得到提升表现在：每m个OFDM符号均可以共同构成图样，且各图样彼此不同，从而提高了前导序列的可辨识度，即便某个前导符号受到干扰而被破坏，也可以保证前导序列中还可能存在完整的图样而使得前导序列能够被正确识别。

出于与该前导序列终止位置的确定方法相同的发明构思，本发明实施例还提供一种前导序列生成方法，该方法的具体实现流程示意图如图4所示，包括如下主要步骤：

步骤41，接收端接收信号序列；

其中，信号序列的时域长度为单个OFDM符号的时域长度的整数倍，且不小于规定数目的单个OFDM符号的时域长度。

这里所说的规定数目不小于m+1，m为预先确定的组成前导序列中的单个图样的正交频分复用OFDM符号的数目。其中，“图样”是指前导序列中的由至少两个OFDM符号构成的符号序列。

本发明实施例中，前导序列至少包含两个图样，且前导序列包含的图样彼此不同。比如图3所示，为本发明实施例中采用的一种前导序列的示意图。图3中假设m=3，则该前导序列一共可以包含互不相同的6个图样，其图样标识可以为如图3中的椭圆中的数字，分别为2～7。其中，图3中的任意椭圆均满足：其所对应的前导序列的图样的图样标识为该椭圆中的数字。比如包含有数字“2”的椭圆对应的图样为{-S,S,-S}，则该图样的图样标识为2。

需要说明的是，由于如图3所示的该前导序列中的前两个OFDM符号与出现在该前导序列之前的一个OFDM符号长度的噪声信号可能共同构成一个与该前导序列包含的图样类似的“伪图样”，且该“伪图样”的存在，可能会导致接收端错误地将其识别为前导序列中的图样，因此，本发明实施例中，可以为该伪图样分配一个不同于上述图样标识2～7的其他标识。考虑到出现在该前导序列的第一个OFDM符号之前的噪声信号有可能是S，也可能是-S，那么，本发明实施例中，可以为如图3所示的该前导序列中的前两个OFDM符号所构成的“伪图样”分配图样标识0和1。比如，为伪图样{-S,-S,-S}分配的图样标识可以为0，为伪图样{S,-S,-S}分配的标识可以为1；反之亦可。

本发明实施例中，m的一种确定方式可以如式[1]所示。

以图3为例，若组成该前导序列的OFDM符号的数目L为8，那么根据上式[1]，可计算出m≥3。

步骤42，确定信号序列能够包含的各信号子序列分别与存储的用作前导符号的单个OFDM符号的相关值；

其中，信号子序列所包含的信号点为时域上连续的多个信号点，且信号子序列所包含的信号点的数目与存储的用作前导符号的单个OFDM符号包含的信号点的数目N相同。

步骤43，根据确定出的相关值，按照信号序列能够包含的各个信号子序列在时域上的排列顺序，依次不重复地选取确定出的相关值生成相关值集合，直至确定出的相关值被选取完毕；

其中，每个上述相关值集合所包含的相关值的数目等于N。

步骤44，分别确定各相关值集合中的模值最大的相关值；

步骤45，在判断出确定出的各相关值集合中的模值最大的相关值中存在m个相关值共同满足规定条件时，根据该m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识；

本发明实施例中，该m个相关值共同满足规定条件具体包括：按照信号子序列的接收顺序对m个相关值进行排序后，m个相关值中的相邻两个相关值分别对应的信号子序列在信号序列能够包含的所有信号子序列中的排列位置相差N。

后文将详细介绍本发明实施例采用的预设的图样标识生成方式，在此不再赘述。

步骤46，当通过执行步骤45而生成的图样标识与预先根据预设的图样标识生成方式为前导序列所包含的图样确定的图样标识之一相同时，根据生成的图样标识所表示的图样在前导序列中所处的位置，确定前导序列的起始位置。从而根据该起始位置实现定时同步。

比如，以图3为例，当通过执行步骤43而生成的图样标识为“6”时，就可以确定该m个相关值对应的m个信号子序列是与前导序列中的图样{-S,S,S}相对应的。由该图样{-S,S,S}在如图3所示的该前导序列中所处的位置可知，在该m个信号子序列之后连续接收到的第二个OFDM符号即为前导序列的终止位置。而当通过执行步骤43而生成的图样标识为“0”时，根据其不同于前导序列所包含图样的图样标识，而是与“伪图样”的图样标识相同可知，接收到的该信号序列中包含的该m个信号子序列不属于前导序列，从而可以结束流程，或可以继续判断该信号序列能够包含的信号子序列对应的相关值中，是否还存在其他的m个共同满足上述规定条件的相关值；或可以继续接收其他信号序列，并判断继续接收到的其他信号序列能够包含的信号子序列对应的相关值中，是否存在m个共同满足上述规定条件的相关值。

以下举例说明如何实现步骤43～步骤45：

假设m=3，且信号序列的时域长度等于4个OFDM符号的时域长度，那么，若进一步假设确定出的所有相关值记为{ρ₁，ρ₂，ρ₃，…，ρ_3N}，则按照步骤43，可以生成三个相关值集合，分别为{ρ₁，ρ₂，ρ₃，…，ρ_N}、{ρ_N+1，ρ_N+2，ρ_N+3，…，ρ_2N}以及{ρ_2N+1，ρ_2N+2，ρ_2N+3，…，ρ_3N}。

进一步地，可以分别确定相关值集合{ρ₁，ρ₂，ρ₃，…，ρ_N}、{ρ_N+1，ρ_N+2，ρ_N+3，…，ρ_2N}以及{ρ_2N+1，ρ_2N+2，ρ_2N+3，…，ρ_3N}中的模值最大的相关值。比如从这三个相关值集合中确定出的模值最大的相关值分别为ρ_λ1、ρ_λ2以及ρ_λ3。其中，λ₁的取值范围为[1,N]，λ₂的取值范围为[N+1,2N]，λ₃的取值范围均为[2N+1,3N]。

然后，判断λ₁、λ₂和λ₃是否满足：λ₃-λ₂=N，λ₂-λ₁=N，若判断结果为是，则就可以根据该m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识；否则，则可以结束流程，或者，也可以根据本发明实施例提供的该定时同步方法，进一步对在接收到信号序列之后继续接收的其他信号序列进行类似处理。

需要说明的是，步骤45中根据m个相关值以及预先设置图样标识生成方式生成图样标识的具体实现方式可以但不限于包括：根据该m个相关值以及预先设置的十进制数生成方式，确定作为生成的图样标识的一个十进制数。

比如，当m=3时，可以按照下述公式[2]，将该m个相关值转换成一个作为生成的图样标识的十进制数κ：

需要说明的是，sgn(number)满足：若number大于0，则sgn(number)=1；若number等于0，则sgn(number)=0；若number小于0，则sgn(number)=-1。

根据以及按照公式[2]可以计算出κ。该m个相关值与前导序列中的图样标识为κ的图样相匹配。

由本发明实施例提供的上述前导序列终止位置的确定方法可知，由于本发明实施例中的前导序列至少包含两个图样，且前导序列包含的图样互不相同，因此即便其中一个图样受到干扰而被破坏，也可以按照另一个图样来实现对前导序列的识别并准确定位出前导序列的起始位置。

具体而言，基于本发明实施例提供的该前导序列，本发明实施例可以在检测到存在m个相关值共同满足规定条件时，确定该m个相关值对应的m个信号子序列与前导序列中的一个图样相匹配，并按照预设的图样标识生成方法生成与该m个信号子序列相匹配的图样的图样标识，从而可以实现根据生成的图样标识所表示的图样在前导序列中所处的位置确定前导序列的起始位置，避免了由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列的终止位置的问题。

以下结合实际，详细说明本发明实施例提供的上述方法在存在脉冲干扰等严重影响信道环境的NB-PLC***中的具体实现方式。

首先需要说明的是，在该具体实现方式中，假设前导序列包含8个OFDM符号，从而根据公式[1]，可确定m=3，即由3个OFDM符号组成一个图样。

根据前导序列包含互不相同图样的准则，通过对组成前导序列的OFDM符号S和-S进行排列组合，可以得到如图3所示的前导序列。将该前导序列记为P，则有P={-S,-S,+S,-S,+S,+S,+S,-S}。其中，S可以为G.9955中规定的用作前导符号的OFDM符号。

本发明实施例中，若假设二进制数序列V_b=[V₁,V₂,…,V₈]，其中i=1，2，…，8，P(i)表示上述前导序列P中的第i个前导符号。那么，V_b中的每三个相邻二进制数转换形成的十进制数均不相同。若假设以V_d表示V_b中的每三个相邻二进制数转换形成的十进制数构成的十进制数序列，则可以按照与公式[2]类似的算法，计算出V_d=[4，2，5，6，7，3]。其中，V_d中的十进制数即为如图3所示的前导序列中的各图样的图样标识。

基于如图3所示的该前导序列，以下说明该具体实施方式的实现流程。该实现流程的示意图如图5所示，包括下述步骤：

步骤51，接收机获得连续接收到的4个时域长度分别与OFDM符号的时域长度相同的信号子序列。

由于每个信号子序列所包含的信号点数均与用作前导符号的OFDM符号所包含的信号点数N相同，从而若将上述四个信号子序列构成的信号序列记为Y，那么有Y={y(1)，y(2)，y(3)，…，y(4N)}。

其中，Y所包含的信号点的个数为4N，若以y(q)表示Y中的序号为q的信号点，则q的取值范围为[1，4N]。

步骤52，接收机确定Y所能够包含的所有互不相同的信号子序列；

其中，确定出的任意信号子序列需满足：其包含时域上连续的N个信号点。

比如，可以按照滑动选取信号点的方式，依次选取Y中的信号点构成信号子序列，从而可以得到3N个信号子序列。若以Y_k表示第k个信号子序列，那么有Y_k={y(k)，y(k+1)，…，y(k+N)}，k的取值范围为[1，3N]。

步骤53，接收机利用本地预存储的一个作为前导符号的OFDM符号X={x(1)，x(2)，…，x(N)}与Y_k（k∈[1，3N]）进行滑动相关，即分别计算上述3N个信号子序列与X的相关值。

比如，可以采用下式[3]计算X与Y_k的相关值ρ_k：

步骤54，将得到的相关值构成的序列{ρ₁，ρ₂，ρ₃，…，ρ_3N}等分成3个由相关值构成的集合，即{ρ₁，ρ₂，ρ₃，…，ρ_N}、{ρ_N+1，ρ_N+2，ρ_N+3，…，ρ_2N}以及{ρ_2N+1，ρ_2N+2，ρ_2N+3，…，ρ_3N}，然后分别确定这三个相关值集合中模值最大的相关值。假设λ₁表示序号为上述第一个相关值集合{ρ₁，ρ₂，ρ₃，…，ρ_N}中模值最大的相关值的序号；假设λ₂表示序号为上述第二个相关值集合{ρ_N+1，ρ_N+2，ρ_N+3，…，ρ_2N}中的模值最大的相关值序号；λ₃表示序号为上述第二个相关值集合{ρ_2N+1，ρ_2N+2，ρ_2N+3，…，ρ_3N}中的模值最大的相关值的序号，那么存在下式[4]～[6]：

λ₁＝argmax|{ρ₁,ρ₂,...,ρ_N}| [4]

λ₂＝argmax|{ρ_N+1,ρ_N+2,...,ρ_2N}| [5]

λ₃＝argmax|{ρ_2N+1,ρ_2N+2,...,ρ_3N}| [6]

步骤55，判断λ₃-λ₂与λ₂-λ₁是否均等于作为前导符号的一个OFDM符号所包含的信号点的数目N；若判断结果为是，则执行步骤56；否则，可以将信号序列Y中前x个信号点删除，并将原本位于信号序列Y之后的x个信号加入到Y中，即重新生成包含4N个信号点的新的信号序列Y，并对该新的信号序列Y执行上述步骤52以及后续的相应步骤。

其中x代表对信号点进行滑动采样的颗粒度，其越小则对于前导序列进行定位的精确度越高，但相应的耗时则会越久。

步骤56，将2以及代入下式中，计算一个十进制数κ：

步骤57，判断计算出的κ是否属于集合{2，3，4，5，6，7}，如果是，则执行步骤58，否则，则可以将信号序列Y中前x个信号点删除，并将原本位于信号序列Y之后的x个信号加入到Y中，即重新生成包含4N个信号点的新的信号序列Y，并对该新的信号序列Y执行上述步骤52以及后续的相应步骤；

步骤58，根据计算出的κ所表示的图样在如图3所示的前导序列中的位置，即可实现定时同步，流程结束。

上述具体实施方式被证明可以带来以下有益效果：

首先，由于接收端只需要检测到一个图样中的OFDM符号相关性未被破坏，即可完成定时同步，相对于传统前导序列的设计，大大提高了抵抗信道破坏的能力；

其次，不需要粗同步的门限阈值的设定，只需利用相关值的间隔检测和图样标识匹配的方法即可完成定时同步，故可以提升***的同步率；

再次，由于接收端利用相关值间隔检测和图样标识匹配的方法进行定时同步，当信道质量较好的情况下，在接收到前几个OFDM符号即提前可完成定时同步，缩短定时同步时间，减少时延；

最后，本发明实施例提供的前导序列设计可扩展性强，不仅可以应用于存在脉冲干扰等因素的信道环境中，针对其它通信环境也可以进行应用。

出于与本发明实施例提供的前导序列生成方法相同的发明构思，本发明实施例还提供一种前导序列生成设备60。该前导序列生成设备60的具体结构示意图如图6所示，包括数目确定单元61和前导序列生成单元62。各单元的功能介绍如下：

数目确定单元61，用于确定构成前导序列中的单个图样的正交频分复用OFDM符号的数目m，其中，m不小于2；

前导序列生成单元62，用于根据数目确定单元61确定的m生成前导序列，使得生成的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且使得生成的前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同。

可选的，本发明实施例提供的该前导序列生成设备60还可以进一步包括：标识确定单元，用于根据接收端所存储的前导符号与生成的前导序列所包含的各前导符号之间的相关值，为生成的前导序列包含的各图样分别确定图样标识。

可选的，数目确定单元61具体可以采用下述方式确定m：

根据预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目，以及所述数目与m的预设映射关系，确定m。

可选的，上述预设映射关系可以但不限于包括：

2^m-2≥L-m+1

其中，L为预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目。

在本发明实施例中，生成的前导序列中的时域上连续的每m个OFDM符号分别可以构成单个图样，且前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同，从而前导序列的抗破坏力得到较大提升，可以避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列的起始位置，从而难以正确定时同步的问题。具体而言，前导序列的抗破坏力得到提升表现在：每m个OFDM符号均可以共同构成图样，且各图样彼此不同，从而提高了前导序列的可辨识度，即便某个前导符号受到干扰而被破坏，也可以保证前导序列中还可能存在完整的图样而使得前导序列能够被正确识别。

出于与本发明实施例提供的定时同步方法相同的发明构思，本发明实施例还提供一种接收端设备70。该接收端设备70的具体结构示意图如图7所示，包括下述功能单元：

信号序列接收单元71，用于接收信号序列；该信号序列的时域长度为单个正交频分复用OFDM符号的时域长度的整数倍，且不小于规定数目的单个OFDM符号的时域长度；

第一相关值确定单元72，用于确定该信号序列能够包含的各信号子序列分别与存储的用作前导符号的单个OFDM符号的相关值；其中，该信号子序列所包含的信号点为时域上连续的多个信号点，且该信号子序列所包含的信号点的数目与存储的用作前导符号的单个OFDM符号包含的信号点的数目N相同；

相关值选取单元73，用于根据确定出的相关值，按照该信号序列能够包含的各个信号子序列在时域上的排列顺序，依次不重复地选取确定出的相关值生成相关值集合，直至确定出的相关值被选取完毕；其中，每个相关值集合所包含的相关值的数目均等于N；

第二相关值确定单元74，用于分别确定各相关值集合中的模值最大的相关值；

图样标识生成单元75，用于在判断出确定出的各相关值集合中的模值最大的相关值中存在m个相关值共同满足规定条件时，根据该m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识；其中，该m个相关值共同满足规定条件具体包括：按照信号子序列的接收顺序对该m个相关值进行排序后，该m个相关值中的相邻两个相关值分别对应的信号子序列在该信号序列能够包含的所有信号子序列中的排列位置相差N；

起始位置确定单元76，用于在生成的图样标识与预先根据上述预设的图样标识生成方式为该前导序列所包含的图样确定的图样标识之一相同时，根据生成的图样标识所表示的图样在前导序列中所处的位置，确定前导序列的起始位置。

可选的，图样标识生成单元75具体可以用于：根据该m个相关值，以及预先设置的十进制数生成方式，确定作为生成的图样标识的一个十进制数。

在本发明实施例中，生成的前导序列中的时域上连续的每m个OFDM符号分别可以构成单个图样，且前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同，从而前导序列的抗破坏力得到较大提升，可以避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列的起始位置，从而难以正确定时同步的问题。具体而言，前导序列的抗破坏力得到提升表现在：每m个OFDM符号均可以共同构成图样，且各图样彼此不同，从而提高了前导序列的可辨识度，即便某个前导符号受到干扰而被破坏，也可以保证前导序列中还可能存在完整的图样而使得前导序列能够被正确识别。

出于与本发明实施例提供的前导序列生成方法相同的发明构思，本发明实施例还提供另一种前导序列生成设备80，其具体结构示意图如图8所示，前导序列生成设备80包括：处理器81、存储器82和总线83，其中，处理器81和存储器82通过总线83相连，该存储器82用于存储指令，该处理器81通过该总线83调用该存储器82中存储的指令，用于：确定构成前导序列中的单个图样的OFDM符号的数目m，其中，m不小于2；以及根据m生成前导序列，使得生成的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且使得生成的前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同。

可选的，该处理器81还可以用于根据接收端所存储的前导符号与生成的前导序列所包含的各前导符号之间的相关值，为生成的前导序列包含的各图样分别确定图样标识。

在本发明实施例中，生成的前导序列中的时域上连续的每m个OFDM符号分别可以构成单个图样，且前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同，从而前导序列的抗破坏力得到较大提升，可以避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列的起始位置，从而难以正确定时同步的问题。具体而言，前导序列的抗破坏力得到提升表现在：每m个OFDM符号均可以共同构成图样，且各图样彼此不同，从而提高了前导序列的可辨识度，即便某个前导符号受到干扰而被破坏，也可以保证前导序列中还可能存在完整的图样而使得前导序列能够被正确识别。

出于与本发明实施例提供的定时同步方法相同的发明构思，本发明实施例还提供另一种接收端设备90，该设备的具体结构示意图如图9所示，包括：接收器91、处理器92和存储器93。接收器91，用于接收信号序列。

其中，信号序列的时域长度为单个OFDM符号的时域长度的整数倍，且不小于规定数目的单个OFDM符号的时域长度。

存储器93用于存储指令；处理器92通过调用存储器93中存储的指令，用于确定接收器91接收的该信号序列能够包含的各信号子序列分别与存储的用作前导符号的单个OFDM符号的相关值；根据确定出的相关值，按照该信号序列能够包含的各个信号子序列在时域上的排列顺序，依次不重复地选取确定出的相关值生成相关值集合，直至确定出的相关值被选取完毕；其中，每个相关值集合所包含的相关值的数目均等于N；分别确定各相关值集合中的模值最大的相关值；在判断出确定出的各相关值集合中的模值最大的相关值中存在m个相关值共同满足规定条件时，根据该m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识；在生成的图样标识与预先根据预设的图样标识生成方式为前导序列所包含的图样确定的图样标识之一相同时，根据生成的图样标识所表示的图样在前导序列中所处的位置，确定前导序列的起始位置。

其中：

信号子序列所包含的信号点为时域上连续的多个信号点，且信号子序列所包含的信号点的数目与存储的用作前导符号的单个OFDM符号包含的信号点的数目N相同；

m个相关值共同满足规定条件具体包括：按照信号子序列的接收顺序对该m个相关值进行排序后，该m个相关值中的相邻两个相关值分别对应的信号子序列在所述信号序列能够包含的所有信号子序列中的排列位置相差N。

可选的，处理器92根据m个相关值以及预设的图样标识生成方式生成图样标识，具体可以包括：处理器根据m个相关值，以及预先设置的十进制数生成方式，确定作为生成的图样标识的一个十进制数。

由于本发明实施例中的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同，从而前导序列的抗破坏力得到较大提升，可以避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列的起始位置，从而难以正确定时同步的问题。具体而言，前导序列的抗破坏力得到提升表现在：每m个OFDM符号均可以共同构成图样，且各图样彼此不同，从而提高了前导序列的可辨识度，即便某个前导符号受到干扰而被破坏，也可以保证前导序列中还可能存在完整的图样而使得前导序列能够被正确识别。

在本发明实施例中，生成的前导序列中的时域上连续的每m个OFDM符号分别可以构成单个图样，且前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同，从而前导序列的抗破坏力得到较大提升，可以避免由于NB-PLC***中的干扰破坏前导序列而导致接收端难以正确识别前导序列的起始位置，从而难以正确定时同步的问题。具体而言，前导序列的抗破坏力得到提升表现在：每m个OFDM符号均可以共同构成图样，且各图样彼此不同，从而提高了前导序列的可辨识度，即便某个前导符号受到干扰而被破坏，也可以保证前导序列中还可能存在完整的图样而使得前导序列能够被正确识别。

应理解，在本发明实施例中，处理器可以是中央处理单元（Central ProcessingUnit，简称为“CPU”），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现成可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精髓和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种前导序列生成方法，其特征在于，包括：

确定构成前导序列中的单个图样的正交频分复用OFDM符号的数目m，其中，m不小于2；

根据所述m生成前导序列，使得生成的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且使得生成的前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同；

根据所述生成的前导序列所包含的各前导符号与接收端所存储的前导符号之间的相关值，为所述生成的前导序列包含的各图样分别确定图样标识。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下述方式确定m：

根据预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目，以及所述数目与m的预设映射关系，确定m。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设映射关系包括：

2^m-2≥L-m+1

其中，L为预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目。

4.一种定时同步方法，其特征在于，包括：

接收端接收信号序列；所述信号序列的时域长度为单个正交频分复用OFDM符号的时域长度的整数倍，且不小于规定数目的单个OFDM符号的时域长度；其中，所述规定数目不小于m+1，m为预先确定的组成前导序列中的单个图样的OFDM符号的数目，m不小于2；

接收端确定所述信号序列能够包含的各信号子序列分别与存储的用作前导符号的单个OFDM符号的相关值；其中，所述信号子序列所包含的信号点为时域上连续的多个信号点，且所述信号子序列所包含的信号点的数目与存储的所述单个OFDM符号包含的信号点的数目N相同；

接收端根据确定出的相关值，按照所述信号序列能够包含的各个信号子序列在时域上的排列顺序，依次不重复地选取确定出的相关值生成相关值集合，直至确定出的相关值被选取完毕；其中，每个相关值集合所包含的相关值的数目均等于N；

接收端分别确定各相关值集合中的模值最大的相关值；

接收端在判断出确定出的各相关值集合中的模值最大的相关值中存在m个相关值共同满足规定条件时，根据所述m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识；其中，所述m个相关值共同满足规定条件具体包括：按照信号子序列的接收顺序对所述m个相关值进行排序后，所述m个相关值中的相邻两个相关值分别对应的信号子序列在所述信号序列能够包含的所有信号子序列中的排列位置相差N；

接收端在生成的图样标识与预先根据所述生成方式为所述前导序列所包含的图样确定的图样标识之一相同时，根据所述生成的图样标识所表示的图样在所述前导序列中所处的位置，确定所述前导序列的起始位置；

其中，所述前导序列为如权利要求1-3任一项所述的方法生成的前导序列。

5.如权利要求4所述的定时同步方法，其特征在于，接收端根据所述m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识，具体包括：

接收端根据所述m个相关值，以及预先设置的十进制数生成方式，确定作为生成的图样标识的一个十进制数。

6.一种前导序列生成设备，其特征在于，包括：

数目确定单元，用于确定构成前导序列中的单个图样的正交频分复用OFDM符号的数目m，其中，m不小于2；

前导序列生成单元，用于根据数目确定单元确定的所述m生成前导序列，使得生成的前导序列中时域上连续的每m个OFDM符号分别构成单个图样，且使得生成的前导序列至少包含两个图样，各图样彼此不同；

标识确定单元，用于根据所述生成的前导序列所包含的各前导符号与接收端所存储的前导符号之间的相关值，为所述生成的前导序列包含的各图样分别确定图样标识。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述数目确定单元采用下述方式确定m：

根据预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目，以及所述数目与m的预设映射关系，确定m。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述预设映射关系包括：

2^m-2≥L-m+1

其中，L为预先规定的组成所述生成的前导序列的OFDM符号的数目。

9.一种接收端设备，其特征在于，包括：

信号序列接收单元，用于接收信号序列；所述信号序列的时域长度为单个正交频分复用OFDM符号的时域长度的整数倍，且不小于规定数目的单个OFDM符号的时域长度；其中，所述规定数目不小于m+1，m为预先确定的组成前导序列中的单个图样的OFDM符号的数目，m不小于2；

第一相关值确定单元，用于确定所述信号序列能够包含的各信号子序列分别与存储的用作前导符号的单个OFDM符号的相关值；其中，所述信号子序列所包含的信号点为时域上连续的多个信号点，且所述信号子序列所包含的信号点的数目与存储的所述单个OFDM符号包含的信号点的数目N相同；

相关值选取单元，用于根据确定出的相关值，按照所述信号序列能够包含的各个信号子序列在时域上的排列顺序，依次不重复地选取确定出的相关值生成相关值集合，直至确定出的相关值被选取完毕；其中，每个相关值集合所包含的相关值的数目均等于N；

第二相关值确定单元，用于分别确定各相关值集合中的模值最大的相关值；

图样标识生成单元，用于在判断出确定出的各相关值集合中的模值最大的相关值中存在m个相关值共同满足规定条件时，根据所述m个相关值以及预设的图样标识生成方式，生成图样标识；其中，所述m个相关值共同满足规定条件具体包括：按照信号子序列的接收顺序对所述m个相关值进行排序后，所述m个相关值中的相邻两个相关值分别对应的信号子序列在所述信号序列能够包含的所有信号子序列中的排列位置相差N；

起始位置确定单元，用于在生成的图样标识与预先根据所述生成方式为所述前导序列所包含的图样确定的图样标识之一相同时，根据所述生成的图样标识所表示的图样在所述前导序列中所处的位置，确定所述前导序列的起始位置；

其中，所述前导序列为如权利要求6-8任一项所述的设备生成的前导序列。

10.如权利要求9所述的接收端设备，其特征在于，图样标识生成单元具体用于：

根据所述m个相关值，以及预先设置的十进制数生成方式，确定作为生成的图样标识的一个十进制数。