一种宽带电力线通信中帧同步的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

Method and device for frame synchronization in broadband power line communication

An embodiment of the present invention provides a method and device for detecting a frame synchronizing preamble signal, which includes obtaining the attenuation characteristic of the transmission channel, processing the time domain signal of the original preamble according to the attenuation characteristic, and obtaining the first time domain signal; and the time domain signal of the communication frame transmitted in the first time domain signal and the channel. Correlation operation is used to detect the leading signal in the communication frame time domain signal according to the result of the correlation operation. The purpose of the invention is to improve the success rate of the detection of the leading signal in the broadband power line OFDM communication system and reduce the false detection rate.

【技术实现步骤摘要】
一种宽带电力线通信中帧同步的方法和装置
本专利技术涉及一种通信方法，具体涉及一种宽带电力线通信中帧同步的方法和装置。
技术介绍
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是本专利技术实施例的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。
技术实现思路
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，本专利技术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。本专利技术实施例中，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。本专利技术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。进一步地，该干扰特性为干扰源在通信信道上通信频段内每个OFDM子载波上的干扰幅度。本专利技术实施例另一方面还提供一种帧同步前导信号检测方法，包括：获取传输信道的干扰特性；根据该干扰特性对信道中传输的通信帧时域信号进行处理得到第二时域信号；对原始前导符号的时域信号与该第二时域信号进行相关运算，根据该相关运算的结果检测该第二时域信号的前导信号。本专利技术实施例另一方面还提供一种帧同步前导符号检测装置，包括处理器和存储器，该处理器和该存储器相连接，该存储器用于存储处理器可执行命令，该处理器用于处理该处理器可执行命令，以使得该装置可以执行以下动作：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。目前通常的帧同步相干检测的做法是采用原始的或理想的前导信号对接收到的信号进行相关操作。本专利技术提出了一种根据信道的衰减和干扰，对进行相关运算的信号进行修改的方法，有效的提高了信号检测成功率。附图说明图1是本专利技术实施例的OFDM物理帧示意图；图2是发端发送信号在各个子载波上发送功率的示意图；图3是收端接收到的信号在各个子载波上的功率示意图；图4是收端在信道上没有通信帧时检测到的各个子载波上的噪声和干扰功率示意图；图5是根据信道上干扰特性生成的干扰去除陷波滤波器对应的频域特性；图6是本专利技术实施例的一种前导信号检测方法流程图；图7是本专利技术实施例的一种前导信号检测方法一原理示意图；图8是本专利技术实施例的一种前导信号检测方法二原理示意图；图9是本专利技术实施例的一种前导信号检测方法三原理示意图；图10是本专利技术实施例的一种帧同步前导符号检测装置逻辑结构图。图11是本专利技术实施例的计算机仿真发端前导信号功率谱；图12是本专利技术实施例的计算机仿真情况1时收端检测到的信道衰减频率特性；图13是本专利技术实施例的计算机仿真情况2时收端检测到的信道衰减频率特性。具体实施方式本专利技术提供一种帧同步前导信号检测方法，图6是本专利技术实施例的一种前导信号检测方法流程图，如图6所示，包括：S601：获取传输信道的衰减特性；S602：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；S603：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。发端发送的前导符号经过信道的传输，产生了衰减，同时还叠加了干扰。在收端必须对接收到的信号进行干扰抑制。同时经过衰减的信号和原始前导符号相比已经发生明显的改变，此时用原始的前导符号与经过信道传输的前导符号做相关运算，相关度明显不高，本专利技术对原始前导符号进行和信道衰减一致的匹配滤波，可以明显提高原始前导符号和经过信道传输的前导信号的相关度，从而提供检测效率。图7是本专利技术实施例的一种前导信号检测方法一原理示意图，如图7所示，按照该衰减频域特性设计的衰减匹配时域滤波器对原始前导符号进行滤波得到第一时域信号、对滤波器输出的第一时域信号进行相关运算。根据该相关运算后得到的时域信号进行峰值检测。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。图8是本专利技术实施例的一种前导信号检测方法二原理示意图，如图8所示，除了为按照该衰减频域特性设计的衰减匹配时域滤波器对原始前导符号进行滤波外、从信道上接收的通信帧信号进行相关运算之前还需要进行干扰抑制处理。根据该相关运算后得到的时域信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种帧同步前导信号检测方法，其特征在于，包括：获取传输信道的衰减特性；根据所述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；对所述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，根据所述相关运算的结果检测所述通信帧时域信号中的前导信号。

【技术特征摘要】
2017.08.14 CN 20171069276451.一种帧同步前导信号检测方法，其特征在于，包括：获取传输信道的衰减特性；根据所述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；对所述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，根据所述相关运算的结果检测所述通信帧时域信号中的前导信号。2.根据权利要求1上述的方法，其特征在于，所述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。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一时域信号与通信帧时域信号进行相关运算之前，获取所述传输信道的干扰特性，根据所述干扰特性对所述通信帧时域信号进行处理。4.根据权利要求3上述的方法，其特征在于，所述干扰特性为干扰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，
申请(专利权)人：张涛，张波，
类型：发明
国别省市：江苏,32