基于OFDM调制的电力线载波通信系统前导信号生成方法技术方案

本发明专利技术公开了基于OFDM调制的电力线载波通信系统前导信号生成方法，包括如下步骤：S1，设置OFDM符号的特性参数，特性参数包括IFFT点数；S2，根据IFFT点数N，设计一组长二进制伪随机序列PNL，伪随机序列PNL的长度为NL；S3，对伪随机序列PNL进行第一BPSK符号映射，得到BPSK调制信号，并将BPSK调制信号填充到对应的有效子载波上；S4，对BPSK调制信号做离散快速傅立叶反变换，得到OFDM基本信号；S5，设计一组二进制短序列PNS，短序列PNS的码长为NS；S6，对短序列PNS做BPSK调制，得到短序列符号；S7，利用短序列符号对OFDM基本信号进行联合调制，得到NS段的联合调制信号；S8，根据NS段的联合调制信号确定前导信号。本发明专利技术适应复杂的电力线多径信道环境。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】基于OFDM调制的电力线载波通信系统前导信号生成方法
本专利技术涉及数字信息传输
，尤其涉及基于OFDM调制的电力线载波通信 系统前导信号生成方法。 【
技术介绍
】 电力线载波通信技术简称PLC，是指利用电力线传输数据的一种通信方式。电力线 载波通信的工作频率远大于电网的工频信号50Hz或60Hz，这样的高频信号可以与电能同 时在电力线里传输，因此，可以充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，是 一种"NoNewWires"技术，节约了资源，同时也节省了人力，节约了线缆投资，加快了网络 开通时间。特别是电力线载波通信系统可应用在自动抄表（AMR)、远程投/切开关、能量/ 负荷管理、设备监视和断电告警等领域，能够极大提高电网的安全性和可靠性，改善服务质 量和经济效益。 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。正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，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，因此很适合应用于电力线通信领域。目前，国际上制定的窄带电力线载波通信标准， 包括ERDFG3标准、PRME标准和ITUG. 9955,均是支持OFDM调制的窄带电力线载波通信 技术标准。但国外的技术标准并不适合我国国情，因此，需要专门针对中国的电力线环境开 发相应的OFDM通信系统。 由于窄带电力线载波通信系统属于突发的通信系统，其对同步性能要求非常严 格，任何时间或频率上的误差，都会对电力线载波通信系统的性能造成很大的损失。因此， 设计良好的前导信号，便于发射端和接收端快速准确的获得同步，对电力线载波通信系统 具有重要意义。 现有技术中，通常利用两个或多个重复的OFDM数据来设计前导信号，然而，发射 端和接收端难以达到准确同步，且抗噪声性较低。 另外，不同国家和地区对电力线载波通信的通信频段要求是不同的，欧洲的 CENELEC规定A信道频带 10kHzto95kHz、B信道频带 95kHzto120kHz、C信道频带 120kHz to140kHz，美国的通信委员会FCC规定采用10kHzto490kHz，而我国规定电力线载波通 信频段为3kHz~500kHz。目前的前导信号难以适应多个国家和地区对频段的要求。 【
技术实现思路
】 由于简单重复的OFDM数据的相关性并不强，导致所生成的前导信号同步精确度 不高，抗噪声性也不强。电力线载波通信系统中，电力线信道是非常恶劣的信道，各种干扰 噪声复杂，阻抗变换大，衰减较大，存在严重的干扰、严重阻抗失配和多径衰落严重等问题。 因此，现有技术的上述方法生成的前导信号无法满足应用时使发射端和接收端准确同步以 及抗噪声性强的要求。 为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于OFDM调制的电力线载波通信 系统前导信号生成方法，提高同步精度和抗噪声性能。 基于OFDM调制的电力线载波通信系统前导信号生成方法，包括如下步骤： S1，设置OFDM符号的特性参数，所述特性参数包括IFFT点数； S2,根据所述IFFT点数N，设计一组长二进制伪随机序列P队，所述伪随机序列P队 的长度为NL; S3,对所述伪随机序列P队进行第一BPSK符号映射，得到BPSK调制信号，并将所 述BPSK调制信号填充到对应的有效子载波上； S4,对所述BPSK调制信号做离散快速傅立叶反变换，得到OFDM基本信号； S5,设计一组二进制短序列PNS，所述短序列？队的码长为NS; S6,对所述短序列卩队做BPSK调制，得到短序列符号； S7,利用所述短序列符号对所述OFDM基本信号进行联合调制，得到NS段的联合调 制信号； S8,根据所述NS段的联合调制信号确定前导信号，所述前导信号包含所述联合调 制信号。 在一个实施例中，在步骤S8还包括如下步骤： 截取前缀信号和后缀信号，分别放置于所述联合调制信号的第一段之前和最后一 段之后；其中，所述前缀信号取于所述联合调制信号的第一段，所述后缀信号取于所述联合 调制信号的最后一段； 将所述前缀信号、联合调制信号和后缀信号的整体作为所述前导信号。 在一个实施例中，所述前缀信号取于所述联合调制信号的第一段的最后面RI个 数据，所述后缀信号取于联合调制信号的最后一段的最前面RI个数据。 在一个实施例中，所述步骤S2包括如下步骤： 所试伪随M庠刟PNL的长度NL满足： S22,选取所述伪随机序列P队的mi阶本原多项式Gi(x)，其中叫满足： S23,根据选取的叫阶本原多项式Gi(x)，设置初始相位值，生成长度为NL的伪随 机序列PNp 在一个实施例中，所述步骤S3包括如下步骤： S31，将所述伪随机序列P队映射成BPSK调制信号X^ XL(k) = +j； 其中，Xjk)表示第k个BPSK调制信号\，PNjk)表示伪随机序列P队的第k个 值； S32,将所述BPSK调制信号\ (k)逐一填充到OFDM子载波上； 其中，Xb (k)表示第k个OFDM子载波。 在一个实施例中，将序号为上的子载波设置为无效子载波。 在一个实施例中，所述步骤S4包括如下步骤： 对所述BPSK调制信号做快速傅立叶反变换的结果再取实部，得到OFDM基本信 号： 其中，xb(n)表示OFDM基本信号，IFFT表示快速傅立叶反变换操作函数，real表示对复数信号取实部操作函数。 在一个实施例中，所述步骤S6包括如下步骤： 通过如下方式对所述短序列BPSK调制： xs(i) = ,0 ^i^NS； 其中，xs⑴表示短序列符号中的第i个符号，PNS⑴表示短序列PNS中第i个值。 在一个实施例中，所述NS段的联合调制信号S(n)为：0< NS- 1)； 其中，RN表示基于长度N的矩形窗函数： 在一个实施例中，还包括如下步骤： 通过升余弦窗对所述前导信号进行加窗处理，其中，加窗函数win(n)为： 〇 本专利技术与现有技术相比的有益效果是： 本专利技术一方面充分利用伪随机序列的良好自相关性能，使得生成的前导信号也具 有良好的相关性，即可为同步提供准确和可靠的定时位置，以适应复杂的电力线多径信道 环境。 另一方面，充分利用OFDM有效子载波配置的灵活性，使得前导信号的频段范围方 便可调，以满足适应不同国家和地区对电力线载波频段的要求。 同时，前导信号的子载波调制充分利用伪随机序列的随机特性，使得所生成的前 导信号具有低峰均比的特点。 另外，通过对整个前导信号的加窗处理，进一步降低了带外辐射功率，保证系统的 良好电磁兼容性。 【【附图说明】】 图1是本专利技术【具体实施方式】提供的一种前导信号生成方法流程图； 图2是OFDM系统中有效子载波和虚拟子载波分布的一种【具体实施方式】； 图3是本专利技术【具体实施方式】中长伪随机序列P队的生成结构图； 图4是本专利技术【具体实施方式】中所生成前导信号结构示意图； 图5是本专利技术【具体实施方式】中所生成的前导信号波形示意图； 图6是本专利技术【具体实施方式】中所生成前导信号的频谱示本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于OFDM调制的电力线载波通信系统前导信号生成方法，其特征是，包括如下步骤：S1，设置OFDM符号的特性参数，所述特性参数包括IFFT点数；S2，根据所述IFFT点数N，设计一组长二进制伪随机序列PNL，所述伪随机序列PNL的长度为NL；S3，对所述伪随机序列PNL进行第一BPSK符号映射，得到BPSK调制信号，并将所述BPSK调制信号填充到对应的有效子载波上；S4，对所述BPSK调制信号做离散快速傅立叶反变换，得到OFDM基本信号；S5，设计一组二进制短序列PNS，所述短序列PNS的码长为NS；S6，对所述短序列PNS做BPSK调制，得到短序列符号；S7，利用所述短序列符号对所述OFDM基本信号进行联合调制，得到NS段的联合调制信号；S8，根据所述NS段的联合调制信号确定前导信号，所述前导信号包含所述联合调制信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳市力合微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44