用于电力线通信的鲁棒宽带符号和帧同步器制造技术

一个实施例是一种用于执行符号同步的方法和设备。正负号元件获得样本矢量中的样本的正负号。相关估计器计算样本矢量的相关。同步检测器检测符号同步。另一个实施例是一种用于执行帧同步的方法和设备。快速傅里叶变换（FFT）处理单元计算当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量。当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量对应于在符号同步检测之前与前导符号关联的样本矢量。实部和虚部处理单元使用当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量来产生实部和与虚部和。模式处理器使用所述实部和与虚部和来产生表示操作模式的模式标志。

【技术实现步骤摘要】
用于电力线通信的鲁棒宽带符号和帧同步器本申请是申请日为2009年6月5日，申请号为200980129703.1 (PCT/US2009/046516)，专利技术名称为“用于电力线通信的鲁棒宽带符号和帧同步器”的中国专利申请的分案申请。相关申请本申请要求2008 年 6 月 6 日提交的题为 “ROBUST WIDEBAND SYMBOL AND FRAMESYNCHRONIZER FOR POWER-LINE COMMUNICATION”、序列号为 61/059717 的临时申请的权益。
本公开的实施例针对通信领域，并且更具体地针对电力线通信。
技术介绍
电力线通信(PLC)是在用于电功率传输的电介质(例如导线)上承载数据的通信技术。典型地，电功率通过高压传输线传输、通过中压配电、并且在商业或住宅建筑物内以低压被使用。由于电力线网络通过与用于承载电功率到商业或住宅建筑物相同的电力网传输数据信号，所以电导线和插口同时用于电传输和数据传输，而不会对任一个造成破坏。宽带技术提供高速数据传输。然而，当前在PLC中应用宽带技术是有问题的。一些问题包括如下能力:高效解码有噪信道中的信号、实现时间和频率分集、移除信号干扰、将接收的信号维持在预定电平、测量高传输速率的信道质量、向宽带和窄带符号同步提供鲁棒性。
技术实现思路
实施例的一个公开特征是一种用于执行符号同步的方法和设备。正负号(sign)元件获得样本矢量中的样本的正负号。相关估计器计算样本矢量的相关。同步检测器检测符号同步。另一个实施例是一种用于执行帧同步的方法和设备。快速傅里叶变换(FFT)处理单元计算当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量。当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量对应于在符号同步检测之前与前导符号关联的样本矢量。实部和虚部处理单元使用当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量来产生实部和与虚部和。模式处理器使用实部和与虚部和来产生表不操作模式的模式标志。【附图说明】通过参考以下描述和用于示出各个实施例的附图，可以最好地理解实施例。在附图中:图1是示出根据一个实施例的用于数据传输以及用于FCC、ARIB和CENELEC A频带的数据帧结构的图。图2是示出根据一个实施例的数据符号的符号持续时间的图。图3是示出根据一个实施例的用于CENELEC B、C和BC的数据传输的数据帧结构的图。图4是示出根据一个实施例的用于CENELC B和C的数据符号的符号持续时间的图。图5是示出根据一个实施例的用于FCC、ARIB和CENELEC A的ACK信号的图。图6是示出根据一个实施例的用于CENELEC B、C和BC的ACK信号的图。图7是示出根据一个实施例的基带发射器的图。图8是示出根据一个实施例的FEC编码单元的图。图9A是示出根据一个实施例的数据加扰器的图。图9B是示出根据一个实施例的卷积编码器的图。图10是示出根据一个实施例的调制器的图。图11A是示出根据一个实施例的DBPSK调制器的图。图11B是示出根据一个实施例的载波索引号的图。图11C是示出根据一个实施例的输入/输出配置的图。图12是根据一个实施例的PSD整形模块的图。图13A是示出根据一个实施例的升余弦函数的图。图13B是示出根据一个实施例的重叠和相加操作的图。图14是示出根据一个实施例的前导信号的图。图15是示出根据一个实施例的预加重滤波器的图。图16是示出根据一个实施例的预加重滤波器的图。图17A是示出根据一个实施例的在发射器数据路径上的数据缩放器的图。图17B是示出根据一个实施例的在发射器数据路径上的P和Μ缩放器的图。图17C是示出根据一个实施例的用于频域Ρ和Μ信号的缩放器的图。图18是示出根据一个实施例的接收器的图。图19是示出根据一个实施例的解调器的图。图20是示出根据一个实施例的FEC解调单元的图。图21是示出根据一个实施例的与接收器中的事件相关联的时序的图。图22是示出根据一个实施例的DC阻断器的图。图23是示出根据一个实施例的FFT的图。图24是示出根据一个实施例的DBPSK解调器的图。图25是示出根据一个实施例的R0B0组合器/解码器的图。图26是示出根据一个实施例的RS解码器的图。图27A是示出根据一个实施例的信号波形的图。图27B是示出根据一个实施例的符号同步器的图。图28是示出根据一个实施例的移动平均滤波器的图。图29是示出根据一个实施例的前导波形和自相关函数的图。图30是示出根据一个实施例的相关估计器的图。图31是示出根据一个实施例的同步检测器的图。图32是示出根据一个实施例的符号同步器中的各种波形的图。图33是示出根据一个实施例的帧同步器的图。图34是示出根据一个实施例的FFT处理单元的图。图35是示出根据一个实施例的实部和虚部处理单元的图。图36是示出根据一个实施例的在各种操作模式下与符号P和Μ关联的星座(constellation)的图。图37是示出根据一个实施例的当P后面是噪声时的输出的图。图38是示出根据一个实施例的对检测准则的阈值效应的图。图39是示出根据一个实施例的模式处理器的图。【具体实施方式】实施例的一个公开特征是一种用于执行符号同步的方法和设备。正负号元件获得样本矢量中的样本正负号。相关估计器计算样本矢量的相关。同步检测器检测符号同步。另一个实施例是一种用于执行帧同步的方法和设备。快速傅里叶变换(FFT)处理单元计算当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量。当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量对应于在符号同步检测之前与前导符号关联的样本矢量。实部和虚部处理单元使用当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量来产生实部和与虚部和。模式处理器使用实部和与虚部和来产生表示操作模式的模式标志。实施例的一个公开特征可以被描述为一种通常被描绘为流程表、流程图、结构图或框图的过程。虽然流程表可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。此外，操作的次序可以重新排列。当其操作完成时过程终止。过程可以对应于方法、程序、规程、制造或制作的方法等。一个实施例可以由描绘物理结构的示意图来描述。要理解的是，示意图示出基本概念并且可能不按确切的比例缩放或描绘结构。实施例的一个公开特征是通过电力线介质来实施用于联邦通信委员会(FCC)、无线电工商协会(ARIB)和欧洲电子技术标准委员会(CENELEC)频带的数据通信调制解调器。系统可以包括高度集成的PHY (物理层)和MAC (介质访问控制)数字收发器和模拟前端处理电路。系统基于正交频分复用(0FDM)。因为0FDM在频率选择性信道面前的固有适应性、0FDM对扰乱信号的弹性(resilience)以及0FDM对脉冲噪声的鲁棒性，0FDM已被选择为调制技术。0FDM系统可以将Nss个均匀间隔的载波放置到指定频带(例如从DC到1.2MHz)中。在一个实施例中，Ν^μ=128。在以下描述中，值Nss=128将被用于说明性目的。设想到Nss可以是任何适当的数目。取决于频带选择，参与传输数据的载波数目改变。每个载波可以用差分二进制相移键控(DBPSK)进行调制。系统可以支持两个操作模式，即Normal(正常)和R0B0 (鲁棒OFDM)。R0B0调制就其可以借助于重复码来提供四倍的额外冗余奇偶校验(parity)比特并且因此系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：快速傅里叶变换（FFT）处理单元，用于计算当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量，当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量对应于在符号同步检测之前与前导符号关联的样本矢量；耦合到FFT处理单元的实部和虚部处理单元，用于使用当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量来产生实部和与虚部和；以及耦合到实部和虚部处理单元和模式选择单元的模式处理器，用于使用所述实部和与虚部和来产生表示操作模式的模式标志。

【技术特征摘要】
2008.06.06 US 61/059,717;2009.06.04 US 12/478,6991.一种设备，包括:快速傅里叶变换(FFT)处理单元，用于计算当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量，当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量对应于在符号同步检测之前与前导符号关联的样本矢量；耦合到FFT处理单元的实部和虚部处理单元，用于使用当前FFT矢量和累积的先前FFT矢量来产生实部和与虚部和；以及耦合到实部和虚部处理单元和模式选择单元的模式处理器，用于使用所述实部和与虚部和来产生表不操作模式的模式标志。2.权利要求1的设备，其中FFT处理单元包括:缓冲器，具有可编程的大小以存储样本矢量；耦合到缓冲器的FFT处理器，用于计算先前FFT矢量和当前FFT矢量；以及耦合到FFT处理器的FFT累积器，用于当帧同步标志是否定的时累积先前FFT矢量以产生累积的先前FFT矢量。3.权利要求2的设备，其中实部和虚部处理单元包括:耦合到FFT累积器的共轭 处理器，用于计算累积的先前FFT矢量的共轭矢量；耦合到共轭处理器和FFT处理器的乘法器，用于将当前FFT矢量与共轭矢量相乘以产生具有实部和虚部的乘积矢量；耦合到乘法器的实部相加器，用于将在载波索引上的实部的分量相加以产生实部和；以及耦合到乘法器的虚部相加器，用于将在载波索引上的虚部的分量相加以产生虚部和。4.权利要求1的设备，其中模式处理器包括:绝对值处理器，用于计算实部和与虚部和的实部绝对值和虚部绝对值；耦合到实部和虚部处理单元以及绝对值处理器的比较器单元，用于使用实部绝对值和虚部绝对值以及实部和与虚部和来产生比较结果；以及模式逻辑模块，用于使用所述比较结果来产生模式标志，所述模式标志包括帧正常标志、帧ROBO标志、帧ACK标志和前导符号标志。5.权利要求4的设备，其中模式逻辑模块包括:帧正常检测器，用于当虚部绝对值大于实部绝对值并且虚部和大于零时检测到正常模式，检测的正常模式断言帧正常标志并且使帧ROBO标志、帧ACK标志和前导符号标志否定;帧ROBO检测器，用于当实部绝对值大于虚部绝对值并且实部和小于零时检测到ROBO模式，检测的ROBO模式断言帧ROBO标志并且使帧正常标志、帧ACK标志和前导符号标志否定;帧ACK检测器，用于当虚部绝对值大于实部绝对值且虚部和小于零时检测到ACK模式，检测的ACK模式断言帧ACK标志并且使帧正常标志、帧ROBO标志和前导符号标志否定；以及前导符号检测器，用于当实部绝对值大于虚部绝对值并且实部和大于零时检测到前导符号模式，检测的符号模式断言前导符号标志并且使帧正常标志、帧ROBO标志和帧ACK标志否定。6.权利要求4的设备，其中模式逻辑模块包括:正常帧检测器，用于当虚部绝对值大于实部绝对值并且虚部和大于零且虚部绝对值大于高阈值且实部绝对值小于低阈值时检测到正常模式，检测的正常模式断言帧正常标志并且使帧ROBO标志、帧ACK标志和前导符号标志否定；ROBO帧检测器，用于当实部绝对值大于虚部绝对值并且实部和小于零且实部绝对值大于高阈值且虚部绝对值小于低阈值时检测到ROBO模式，检测的ROBO模式断言帧ROBO标志并且使帧正常标志、帧ACK标志和前导符号标志否定；ACK帧检测器，用于当虚部绝对值大于实部绝对值且虚部和小于零且虚部绝对值大于高阈值且实部绝对值小于低阈值时检测到ACK模式，检测的ACK模式断言...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·拉扎兹安，M·乌马里，V·V·洛吉诺夫，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：