[发明专利]OFDM调制的电力线载波通信系统的帧同步方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及宽带电力线载波通信领域，尤其涉及一种OFDM调制的电力线载波通信系统的帧同步方法及装置。

背景技术

电力线通信(Power Line Communication，PLC)是指利用电力线作为媒体实现数据传输的一种通信技术。由于电力线是最普及、覆盖范围最为广阔的一种物理媒体，利用电力线等媒体传输数据信息，可以降低运营成本、减少构建新的通信网络的支出，因此电力线通信技术正成为信息技术发展的热点。

电力线通信按使用的频率通常分为窄带电力线通信和宽带电力线通信，窄带电力线通信使用的频率为3KHz-500KHz，提供较低传输速率的通信服务，适合智能电网、工业控制、物联网等控制信息的传输；宽带电力线通信使用的频率为1MHz-100MHz，利用现有电力线组建网络，实现宽带数据和多媒体信号传输，能够提供2Mbit/s以上的数据传输速率。

然而，电力线信道传输环境非常恶劣，存在多种复杂噪声干扰、与其他业务频段信号的耦合、恶劣的频率选择性和快速时变性，这些都造成了对信号可靠传输的极大的阻碍，需要有效的技术来保证信号传输的高效鲁棒性。而且，宽带电力线通信信道信号随着频率增长距离衰减，具有很强的频率选择性。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM)技术具有高速的数据传输能力、高效的频谱利用率和抗多径干扰、抵抗频率选择性衰落信道能力，因此很适用应用于宽带电力线领域。OFDM调制技术主要思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

目前，国际上制定的宽带电力线载波通信标准，包括IEEE P1901标准、HomeplugAV、HomeplugAV2和Homeplug GreenPHY以及ITU-T G.hn，均是支持OFDM调制的宽带电力线载波通信技术标准。

而帧同步是OFDM系统中非常关键的问题，帧同步性能的优劣直接影响到OFDM技术能否真正地被应用于宽带电力线通信领域。

因此，如何设计一种性能优异的帧同步方法，确保OFDM系统收发端的准确同步，为后续OFDM系统的解调奠定坚实基础，是基于OFDM调制的宽带电力线载波通信系统所需要解决的问题。

发明内容

为解决OFDM系统的帧同步问题，本发明提供了一种基于OFDM调制的电力线载波通信系统的帧同步方法，该方法能够适应宽带电力线载波通信系统的复杂环境要求，实现OFDM系统收发端的准确符号同步，为后续的OFDM数据解调提供基础，使接收端能够进行正确解码。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于OFDM调制的电力线载波通信系统的帧同步方法，包括以下步骤：

S1，对各个频域子信道的频域符号映射数据做快速傅立叶反变换，并取实部信息，得到本地的时域OFDM符号序列；

S2，分别对本地的时域OFDM符号序列取符号位操作，得到一组由+1和-1组成的本地的符号位序列；

S3，计算本地的符号位序列与接收信号的相关性，得到第一互相关函数值；

S4，根据前导符号确定PN序列，所述PN序列由+1和-1组成，其中，+1的个数与正前导符号的个数相同，-1的个数与负前导符号的个数相同；

S5，间隔一个OFDM符号数据长度，计算第一互相关函数值与PN序列的相关性，得到第二互相关函数值；

S6，根据所述第二互相关函数值，判断帧同步的位置。

在一个实施例中，

所述步骤S6包括如下步骤：

设置帧同步门限值和相关峰窗口；

计算所述第二互相关函数值的归一化能量；

计算所述第二互相关函数值与所述归一化能量的比值作为相关判决函数值；

根据所述相关判决函数值相对帧同步门限值的大小，在所述相关峰窗口内，判断帧同步的位置。

在一个实施例中，

所述步骤S1包括：建立前导参考相位表，所述前导参考相位表记录有子载波序号k与对应的前导参考相位值的对应关系；