[发明专利]一种用于电力线载波通信的定时同步方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信定时同步方法及系统，具体涉及一种用于电力线载波通信的定时同步方法及系统。

背景技术

定时同步方法是电力通信系统中一个非常重要的模块，其对整个系统的性能影响非常大。电力通信系统中无线通信系统的定时同步技术主要采用前导序列包含几个相同部分的重复结构进行两步同步操作，即粗同步（自相关）和细同步（互相关）；粗同步是为了快速地捕获一个粗略的数据包起始信息；基于该起始信息，精同步进行互相关操作从而获取更加精确的数据包起始位置。

目前许多应用于电力线载波通信系统的定时同步方法也采用粗同步或精同步技术；但与无线通信系统相比，电力线载波通信信道更加复杂多变，主要因素为电力线信道中的幅度非线性、多径效应、窄带干扰和脉冲噪声等，这些因素会影响粗同步和精同步的性能，甚至使其不能正常工作。现有技术中为克服上述缺陷的一些特定方法包括：

①：《2013年国际电力线通信及其应用研讨会》公开了针对前导序列的循环后缀进行了扰码操作，从而减小窄带干扰的影响；但应用该扰码操作后，前导序列的带外能量会增加；此外，在多径信道或脉冲噪声环境下，同步算法性能也没有得到改善。

②：《2007年国际电力线通信及其应用研讨会》公开了一种新的产生前导序列的方法以及新的同步度量，能够使系统在多径衰落信道中仍能保持很好的同步性能；同时，在同步度量中采用了归一化操作，使其能够不受信道中幅度变化过大或非线性的影响。但是如果信道中存在窄带干扰或者脉冲噪声，该同步方案的性能就会急剧下降。

③：《2011年国际信号处理、通信与计算大会（ICSPCC）》公开了与《2007年国际电力线通信及其应用研讨会》中记载相同的同步度量方法，从而使同步方案能够在多径衰减信道下很好工作但同时也不能保证其在窄带干扰和脉冲噪声环境下的性能。

传统的归一化方案是在做完相关运算之后进行的，这样能够减小输入信号幅度剧烈变化甚至非线性的影响。然而，如果一个能量很大的脉冲信号正好出现在前导序列中，那么采用传统归一化方法的同步方案性能将会急剧恶化；因此提供一种能够在窄带干扰、脉冲噪声、多径传播、输入信号幅值剧烈变化或非线性等多种不同的信道环境下，具有较高鲁棒性的定时同步方法及系统显得尤为重要。

发明内容

为了满足现有技术的需求，本发明提供了一种用于电力线载波通信的定时同步方法，所述方法包括下述步骤：

步骤1：获取每个OFDM子载波f的平均功率P；

步骤2：对所述OFDM子载波f进行窄带干扰检测；

步骤3：对OFDM载波信号滤波后进行归一化处理；以及

步骤4：获取所述OFDM载波信号的起始时间并输出OFDM载波同步信号。

优选的，所述步骤1中通过无限脉冲响应滤波器获取所述平均功率P；

优选的，所述步骤2中通过窄带干扰检测器获取所述平均功率P最大的OFDM子载波f_MAX；

若所述OFDM子载波f_MAX的平均功率P小于窄带干扰功率阈值P_th，则结束窄带干扰检测执行步骤3；

若所述OFDM子载波f_MAX的平均功率P大于窄带干扰功率阈值P_th，则将所述OFDM子载波f_MAX附近所有平均功率P大于所述窄带干扰功率阈值P_th的OFDM子载波f_th构建为子载波集合G_n，并将所述OFDM子载波f_th的功率设置为零；所述子载波集合G_n包括所述OFDM子载波f_th的功率值和序号；重复执行所述步骤2直至所述OFDM子载波f_MAX的平均功率P小于所述窄带干扰功率阈值P_th；

优选的，依据所述窄带干扰检测器检测的所述OFDM子载波f_th的数量i、所述功率值、中心频率f_NBi、带宽、衰减量、OFDM载波信号的频率f_C和采样频率f_S配置自适应滤波器；所述自适应滤波器的Z域模型为其中θ_i1＝α_i+Δα_i，可调系数Δα_i通过所述带宽和所述衰减量确定；