CN114826860B - 一种改进的电力线通信定时同步方法 - Google Patents
一种改进的电力线通信定时同步方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114826860B CN114826860B CN202210675560.1A CN202210675560A CN114826860B CN 114826860 B CN114826860 B CN 114826860B CN 202210675560 A CN202210675560 A CN 202210675560A CN 114826860 B CN114826860 B CN 114826860B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- synchronization
- correlation
- length
- syncp
- cross
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012549 training Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2655—Synchronisation arrangements
- H04L27/2656—Frame synchronisation, e.g. packet synchronisation, time division duplex [TDD] switching point detection or subframe synchronisation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J3/00—Time-division multiplex systems
- H04J3/02—Details
- H04J3/06—Synchronising arrangements
- H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改进的电力线通信定时同步方法，包括粗同步、门限判决、精同步；粗同步估算出SYNCP与SYNCM分界点，取分界点前后各3072个点的序列与本地序列[SYNCP,SYNCP,SYNCM,SYNCM]做互相关运算；精同步根据互相关幅度峰值估计定时同步点。本发明的有益效果为：有多个训练序列的帧前导，延迟一个训练序列的长度，消除同步度量函数副峰，消除的副峰以主峰斜坡上的波动呈现。循环前缀的长度计入相关运算长度，加窗部分等效处理，同步度量函数主峰尖锐，无平台效应。根据同步度量函数波形特征，设定阈值提高定时同步的鲁棒性，级联互相关作为精同步，提高同步性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力线通信领域，特别涉及一种改进的电力线通信定时同步方法。
背景技术
目前，电力线通信（PLC）的主流技术为正交频分复用( OFDM) 是一种多载波调制技术，具有良好的频率选择性衰落及较高的频谱效率。与单载波***相比，OFDM***对同步精度的要求更高，同步偏差会引起ISI及ICI。在传输环境复杂，高噪声、高衰减和多径特性等因素电力线通信中，数据突发传输若不能及时捕捉，则产生丢包现象。因此，电力线通信（PLC）***要求快速可靠的同步性能。常用的同步算法有双滑动窗功率比值法、延迟自相关算法等。针对上述帧前导，使用双滑动窗功率比值法、延迟自相关算法或互相关算法实现定是同步存在以下问题：（1）双滑动窗功率比值法，信号的功率水平对峰值影响较大，峰值波动大导致难以确定阈值及信号开始的准确位置。（2）延迟自相关算法，由于循环前缀的存在，延迟自相关算法得到的同步效果并不理想，其同步度量函数曲线有一个平顶效应，这使得定时同步估计存在偏差和不确定性，同时由于多个相同序列自相关会产生多个副峰。（3）互相关算法，将帧前导保存于本地，需要的寄存器开销大。接收序列滑动与本地帧前导序列做互相关运算，还存在计算量大的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种改进的电力线通信定时同步方法。
本发明的技术方案为：一种改进的电力线通信定时同步方法，其特征在于：包括粗同步、门限判决、精同步；粗同步基于延迟自相关算法粗同步，估算出SYNCP与SYNCM分界点，取分界点前后各3072个点的序列与本地序列[SYNCP, SYNCP, SYNCM, SYNCM]做互相关运算，精同步基于互相关运算的精同步；采用互相关方法实现，根据互相关幅度峰值估计定时同步点。
所述的粗同步为将预处理后的数字序列 经延时器延迟N再取共轭后，输入乘法器与/>相乘，对乘积滑动求和，求和长度为/>，计算得延迟相关和/>，/>模平方运算后输入除法器；对延迟N的序列/>取模平方，滑动求和，求和长度为/>，计算得延迟相关和/>，/>平方运算后输入除法器；除法器输出同步度量函数/>，/>最大值时的/>，即粗同步位置的估计；在通过自相关粗同步位置时，还能估计出小数采样频偏，并消除频偏。
所述的门限判决为噪声及干扰降低同步度量函数的峰值且使峰值偏移，根据同步度量函数的波形特征判定，以提高鲁棒性；
计算结果与门限值，大于阈值接着进行精同步。
所述的精同步为进行小数频偏补偿后的还可能存在整数采样频偏，考虑到电力线通信的使用环境及电子元器件的精度，整数采样频偏通常很小，取±3ppm，±2ppm，±1ppm和0ppm；为降低计算量，故将整数频偏补偿到本地序列x(n)上，然后与r(n)进行互相关；r(n)经延时器延迟k输入乘法器与相乘，对乘积滑动求和后取模平方，求和长度为6N-1，得到，输入到除法器；r(n)取模平方滑动求和得r(n)的能量，x(n)取模平方滑动求和得x(n)的能量，r(n)的能量与x(n)的能量输入到乘法器，乘积作为除数输入到除法器，除法器的输出经峰值检测得/>，取7种不同整数频偏补偿计算的最大/>，可得精确的同步位置，同时得到整数采样频偏估计。
根据互相关幅度峰值估计定时同步点的技术方案为：
（1）消除副峰
增加相关运算长度为9N，其中N为SYNCP长度，相关运算的两序列之间延迟N，能够消除副峰，其自相关运算为：
2）消除同步度量函数曲线平台
为消除循环前缀带来的同步函数曲线平台，进一步增加自相关运算长度；循环前缀长度512，对前124个加窗做等效长度处理；等效长度加上（512-124），作为相关运算进一步增加的长度，此长度记为M；则自相关运算的长度为L=9N+M；计算公式为：
（3）提高定时同步鲁棒性
利用同步度量函数最大值/>前后5个数据均值除以同步度量函数前后5个数据均值，与阈值/>比较，高于阈值说明接收到信号，进一步进行精同步，低于阈值说明没有接收到信号，提高定时同步的鲁棒性；
（4）提高定时同步精度
在粗同步的基础上，估算出SYNCP与SYNCM分界点，取分界点前后各3072个点的序列，记为, />与本地序列/>做互相关运算，将互相关函数归一化后取模平方作为精同步度量函数，公式为：
。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：有多个训练序列的帧前导，延迟一个训练序列的长度，消除同步度量函数副峰，消除的副峰以主峰斜坡上的波动呈现。循环前缀的长度计入相关运算长度，加窗部分等效处理，同步度量函数主峰尖锐，无平台效应。根据同步度量函数波形特征，设定阈值提高定时同步的鲁棒性，级联互相关作为精同步，提高同步性能。
附图说明
图1为本发明精同步方案流程图。
图2为本发明粗同步方案流程图。
具体实施方式
如图所示：一种改进的电力线通信定时同步方法，其特征在于：包括粗同步、门限判决、精同步；粗同步基于延迟自相关算法粗同步，估算出SYNCP与SYNCM分界点，取分界点前后各3072个点的序列与本地序列[SYNCP, SYNCP, SYNCM, SYNCM]做互相关运算，精同步基于互相关运算的精同步；采用互相关方法实现，根据互相关幅度峰值估计定时同步点。
所述的粗同步为将预处理后的数字序列 经延时器延迟N再取共轭后，输入乘法器与/>相乘，对乘积滑动求和，求和长度为/>，计算得延迟相关和/>，/>模平方运算后输入除法器；对延迟N的序列/>取模平方，滑动求和，求和长度为/>，计算得延迟相关和/>，/>平方运算后输入除法器；除法器输出同步度量函数/>，/>最大值时的/>，即粗同步位置的估计；在通过自相关粗同步位置时，还能估计出小数采样频偏，并消除频偏。
所述的门限判决为噪声及干扰降低同步度量函数的峰值且使峰值偏移，根据同步度量函数的波形特征判定，以提高鲁棒性；
计算结果与门限值，大于阈值接着进行精同步。
所述的精同步为进行小数频偏补偿后的还可能存在整数采样频偏，考虑到电力线通信的使用环境及电子元器件的精度，整数采样频偏通常很小，取±3ppm，±2ppm，±1ppm和0ppm；为降低计算量，故将整数频偏补偿到本地序列x(n)上，然后与r(n)进行互相关；r(n)经延时器延迟k输入乘法器与相乘，对乘积滑动求和后取模平方，求和长度为6N-1，得到，输入到除法器；r(n)取模平方滑动求和得r(n)的能量，x(n)取模平方滑动求和得x(n)的能量，r(n)的能量与x(n)的能量输入到乘法器，乘积作为除数输入到除法器，除法器的输出经峰值检测得/>，取7种不同整数频偏补偿计算的最大/>，可得精确的同步位置，同时得到整数采样频偏估计。
根据互相关幅度峰值估计定时同步点的技术方案为：
（1）消除副峰
增加相关运算长度为9N，其中N为SYNCP长度，相关运算的两序列之间延迟N，能够消除副峰，其自相关运算为：
2）消除同步度量函数曲线平台
为消除循环前缀带来的同步函数曲线平台，进一步增加自相关运算长度；循环前缀长度512，对前124个加窗做等效长度处理；等效长度加上（512-124），作为相关运算进一步增加的长度，此长度记为M；则自相关运算的长度为L=9N+M；计算公式为：
（3）提高定时同步鲁棒性
利用同步度量函数最大值/>前后5个数据均值除以同步度量函数前后5个数据均值，与阈值/>比较，高于阈值说明接收到信号，进一步进行精同步，低于阈值说明没有接收到信号，提高定时同步的鲁棒性；
（4）提高定时同步精度
在粗同步的基础上，估算出SYNCP与SYNCM分界点，取分界点前后各3072个点的序列，记为, />与本地序列/>做互相关运算，将互相关函数归一化后取模平方作为精同步度量函数，公式为：
。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种改进的电力线通信定时同步方法，其特征在于：包括粗同步、门限判决、精同步；粗同步的步骤为：基于延迟自相关算法粗同步，估算出SYNCP与SYNCM分界点，取分界点前后各3072个点的序列与本地序列[SYNCP,SYNCP,SYNCM,SYNCM]做互相关运算；
精同步的步骤为：基于互相关运算的精同步；采用互相关方法根据互相关幅度峰值估计定时同步点；
粗同步为将去除噪声及干扰的数字序列rn经延时器延迟N再取共轭后，输入乘法器与rn相乘，对乘积滑动求和，求和长度为9N+M，计算得延迟相关和P(n)，P(n)模平方运算后输入除法器；对延迟N的序列rn取模平方，滑动求和，求和长度为9N+M，计算得延迟相关和R(n)，R(n)平方运算后输入除法器；除法器输出同步度量函数M(n)，M(n)最大值时的n，即粗同步位置的估计；在通过自相关粗同步位置时，还能估计出小数采样频偏，并消除频偏；
门限判决的步骤为：由于噪声及干扰降低同步度量函数M(n)＝|P(n)|2/R2(n)的峰值且使峰值偏移，根据同步度量函数的波形特征判定，以提高鲁棒性；
计算结果与门限值mth，大于阈值接着进行精同步；
精同步步骤为：进行小数频偏补偿后的r(n)还可能存在整数采样频偏，考虑到电力线通信的使用环境及电子元器件的精度，整数采样频偏，取±3ppm，±2ppm，±1ppm和0ppm；为降低计算量，故将整数频偏补偿到本地序列x(n)上，然后与r(n)进行互相关；r(n)经延时器延迟k输入乘法器与x*(n)相乘，对乘积滑动求和后取模平方，求和长度为6N-1，得到|Rxr(k)|2，输入到除法器；r(n)取模平方滑动求和得r(n)的能量，x(n)取模平方滑动求和得x(n)的能量，r(n)的能量与x(n)的能量输入到乘法器，乘积作为除数输入到除法器，除法器的输出经峰值检测得取7种不同整数频偏补偿计算的最大/>可得精确的同步位置，同时得到整数采样频偏估计；
根据互相关幅度峰值估计定时同步点的技术方案为：
(1)消除副峰
增加相关运算长度为9N，其中N为SYNCP长度，相关运算的两序列之间延迟N，能够消除副峰；
(2)消除同步度量函数曲线平台
为消除循环前缀带来的同步函数曲线平台，进一步增加自相关运算长度；循环前缀长度512，对前124个加窗做等效长度处理；等效长度加上(512-124)，作为相关运算进一步增加的长度，此长度记为M；则自相关运算的长度为L＝9N+M；计算公式为：
(3)提高定时同步鲁棒性
利用同步度量函数|P(n)|2/R2(n)最大值前后5个数据均值除以同步度量函数/>前后5个数据均值，与阈值mth比较，高于阈值说明接收到信号，进一步进行精同步，低于阈值说明没有接收到信号，提高定时同步的鲁棒性；
(4)提高定时同步精度
在粗同步的基础上，估算出SYNCP与SYNCM分界点，取分界点前后各3072个点的序列，记为r(n),-(6N-1)≤n≤0，r(n)与本地序列x(n)：[SYNCP,SYNCP,SYNCM,SYNCM],0≤n＜4N做互相关运算，将互相关函数归一化后取模平方作为精同步度量函数，公式为：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210675560.1A CN114826860B (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种改进的电力线通信定时同步方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210675560.1A CN114826860B (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种改进的电力线通信定时同步方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114826860A CN114826860A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114826860B true CN114826860B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=82521717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210675560.1A Active CN114826860B (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种改进的电力线通信定时同步方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114826860B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1599367A (zh) * | 2004-07-26 | 2005-03-23 | 南京邮电学院 | 宽带无线接入***中正交频分复用的同步方法 |
| CN105007150A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-10-28 | 深圳市金溢科技股份有限公司 | 低信噪比sc-fde***同步方法及同步装置 |
| CN106341361A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-01-18 | 杭州电子科技大学 | 嵌套式循环pn序列的多载波同步方法及*** |
| CN112637101A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-09 | 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） | 高多径时延下的sc-fde***同步方法及*** |
| CN113132287A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-16 | 深圳智微电子科技有限公司 | 一种ofdm***中的同步检测方法及装置 |
| CN113517910A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-19 | 重庆邮电大学 | 一种plc宽带电力载波通信***的同步方法及*** |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101331742B1 (ko) * | 2007-06-25 | 2013-11-20 | 삼성전자주식회사 | 수신기 타이밍과 전송기 타이밍을 동기화하기 위한 방법 및 장치 |
-
2022
- 2022-06-15 CN CN202210675560.1A patent/CN114826860B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1599367A (zh) * | 2004-07-26 | 2005-03-23 | 南京邮电学院 | 宽带无线接入***中正交频分复用的同步方法 |
| CN105007150A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-10-28 | 深圳市金溢科技股份有限公司 | 低信噪比sc-fde***同步方法及同步装置 |
| CN106341361A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-01-18 | 杭州电子科技大学 | 嵌套式循环pn序列的多载波同步方法及*** |
| CN112637101A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-09 | 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） | 高多径时延下的sc-fde***同步方法及*** |
| CN113132287A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-16 | 深圳智微电子科技有限公司 | 一种ofdm***中的同步检测方法及装置 |
| CN113517910A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-19 | 重庆邮电大学 | 一种plc宽带电力载波通信***的同步方法及*** |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| On timing offset estimation for OFDM systems;H. Minn等;《 IEEE Communications Letters》;第第4卷卷(第第7期期);全文 * |
| 基于电力线信道的定时同步算法;申敏等;《光通信研究》(第第230期期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114826860A (zh) | 2022-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110224968B (zh) | 一种ofdm通信***中的帧定时同步方法和装置 | |
| US7693035B2 (en) | OFDM receiving method and OFDM receiving apparatus | |
| CN102130883B (zh) | 一种用于td-lte***时频同步的方法 | |
| CN101414990B (zh) | 一种单载波频域均衡***中的载波频偏和时延的捕获方法 | |
| CN108040028A (zh) | 一种基于本地序列互相关检测的ofdm***抗干扰信号检测与同步方法 | |
| CN100361424C (zh) | 短程无线网络中的数据传输方法 | |
| KR100585173B1 (ko) | 반복적 프리앰블 신호를 갖는 ｏｆｄｍ 신호 수신 방법 | |
| CN101374131B (zh) | 定时同步方法及装置、前导符号的生成方法和装置 | |
| CN102075486A (zh) | 一种ofdm***的同步方法 | |
| CN110971558B (zh) | 基于cazac序列的低复杂度抗频偏同步方法 | |
| CN102694763A (zh) | 一种用于td-lte***整数倍频偏估计的方法 | |
| CN106341361B (zh) | 嵌套式循环pn序列的多载波同步方法及*** | |
| EP1533968B1 (en) | Signal reception device and method of signal reception timing detection | |
| KR100471538B1 (ko) | 오에프디엠 시스템의 채널추정과 심볼동기 타이밍결정장치 및 방법 | |
| CN104836770B (zh) | 一种基于相关平均与加窗的定时估计方法 | |
| KR100689361B1 (ko) | 통신 시스템에서 주파수 오프셋 추정 장치 및 방법 | |
| CN106330251B (zh) | 基于零相关带序列的水声通信***多普勒扩展估计方法 | |
| CN100559785C (zh) | 一种用于WiMAX***的接收符号同步方法 | |
| CN101374137B (zh) | 一种单载波频域均衡***中的块同步方法 | |
| CN114826860B (zh) | 一种改进的电力线通信定时同步方法 | |
| KR100634449B1 (ko) | 가변 길이의 보호구간을 사용하는 오에프디엠 기반에서의보호구간의 길이 검출 방법 및 그 장치 | |
| JP2003333011A (ja) | シンボルタイミング同期装置およびシンボルタイミング同期方法 | |
| KR20040110342A (ko) | Ｏｆｄｍ 시스템에서 반복 신호를 이용한 신호대잡음비측정장치 및 방법 | |
| KR20100054987A (ko) | Ｏｆｄｍ 시스템에서의 주파수 추정을 위한 장치 및 방법 | |
| CN113890802B (zh) | 一种基于pn序列的符号定时同步方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |