一种帧前导信号的生成方法及设备技术

一种帧前导信号的生成方法及设备，用以实现PLC系统中各设备之间的通信。方法包括：在第一设备向第二设备发送物理帧之前，第一设备根据预设序列生成正交频分复用OFDM符号；第一设备重复OFDM符号得到第一帧头；第一设备采用同步序列调制OFDM符号得到第二帧头；第一设备将第一帧头和第二帧头作为物理帧的帧前导信号依次发送至第二设备，帧前导信号用于指示物理帧的起始时刻。

A method and device for generating a frame preamble signal

A method and device for generating frame leading signals are used to realize communication between devices in the PLC system. Methods include: before the first device sends a physical frame to the second device, the first device generates an orthogonal frequency division multiplexing OFDM symbol based on the predetermined sequence; the first device repeats the OFDM symbol to get the first frame head; the first device uses the synchronous sequence modulation OFDM symbol to get the second frame head; the first device makes the first frame head and the second frame head as the first frame. The frame preamble signal is sent to the second device in turn, and the frame leading signal is used to indicate the start time of the physical frame.

【技术实现步骤摘要】
一种帧前导信号的生成方法及设备
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种帧前导信号的生成方法及设备。
技术介绍
电力载波通信(PowerLineCommunication，PLC)技术是利用电力线进行信息传输的一种通信技术，由于无需重新架设新的通信网络，PLC技术具有通信成本低、覆盖面广等优势。但电力线网络是为了传输工频电能而铺设的，因此电力线网络中挂载有大量的不同类型设备，这些设备的开断、变频以及电力线之间的缠绕和打弯，会造成PLC系统中噪声大、干扰强、负载阻抗变化剧烈以及频率选择性衰落严重，从而导致PLC系统的适应性和可靠性较差。为了改善上述问题，现有的PLC系统通常采用宽带载波通信技术。现有的宽带载波通信技术通常使用2MHz～12MHz范围内的频段，通信速率高，在以架空电力线进行传输的应用场景中实现效果尚可。但在其他应用场景中，例如以地埋电力线进行传输的应用场景，基于现有的宽带载波通信技术的PLC系统仍存在以下问题：(1)PLC系统的通信性能有限(例如高斯白噪声背景下临界信噪比约-5dB)；(2)受限于PLC系统的通信性能，发送端需要以较高的发射功率(工作频段内高达-45dBm/Hz)进行信号传输，传输过程产生的辐射对短波通信和短波监测会造成严重干扰；(3)PLC系统中，通信设备之间持续传输信标帧来实现时钟偏差估计，造成通信资源的浪费；(4)通信距离短，无法满足实际应用需求，例如无法实现挂载在地埋电力线网络中的各设备之间的通信。综上，现有的宽带载波通信技术仍不能较好地实现应用宽带载波通信技术的通信系统中各设备之间的通信。
技术实现思路
本申请实施例提供一种帧前导信号的生成方法及设备，用以解决应用现有的宽带载波通信技术的通信系统中存在的系统通信性能有限、发送端传输过程产生的辐射对短波通信和短波监测造成的干扰严重、通信资源的浪费以及通信距离短等技术问题，从而较好地实现应用宽带载波通信技术的通信系统中各设备之间的通信。第一方面，本申请实施例提供一种帧前导信号的生成方法，包括：在第一设备向第二设备发送物理帧之前，第一设备根据预设序列生成正交频分复用OFDM符号，重复OFDM符号得到第一帧头，并采用同步序列调制OFDM符号得到第二帧头，从而第一设备可以将第一帧头和第二帧头作为物理帧的帧前导信号依次发送至第二设备，该帧前导信号用于指示物理帧的起始时刻。其中，第一帧头包括检测帧头和/或粗略同步帧头，检测帧头用于第二设备识别物理帧，粗略同步帧头用于第二设备粗略估计物理帧的起始时刻；第二帧头包括精细同步帧头，精细同步帧头用于第二设备精确估计物理帧的起始时刻。在一种可能的设计中，预设序列包括长度为第一长度的序列，OFDM符号包括长度为第一长度的OFDM符号。相应的，第一设备根据预设序列生成OFDM符号，包括：第一设备对长度为第一长度的序列进行快速傅立叶逆变换，得到长度为第一长度的OFDM符号。在一种可能的设计中，第一设备重复OFDM符号得到第一帧头，包括：第一设备将长度为第一长度的OFDM符号重复多次得到检测帧头。在一种可能的设计中，第一设备采用同步序列调制OFDM符号得到第二帧头，包括：第一设备采用同步序列调制长度为第一长度的OFDM符号得到精细同步帧头。在一种可能的设计中，预设序列还包括长度为第二长度的序列，OFDM符号还包括长度为第二长度的OFDM符号，第一长度小于第二长度。相应的，第一设备根据预设序列生成OFDM符号，包括：第一设备对长度为第二长度的序列进行快速傅立叶逆变换，得到长度为第二长度的OFDM符号。相应的，第一设备重复OFDM符号得到第一帧头，包括：第一设备将长度为第二长度的OFDM符号重复多次得到粗略同步帧头。在一种可能的设计中，长度为第二长度的OFDM符号所使用的子载波频率与长度为第一长度的OFDM符号所使用的子载波频率是正交的。在一种可能的设计中，第一设备将第一帧头和第二帧头作为物理帧的帧前导信号依次发送至第二设备之前，还包括：第一设备将长度为第一长度的OFDM符号重复多次得到粗略同步缓冲帧头，粗略同步缓冲帧头用于填补粗略同步帧头和精细同步帧头之间的时间段。在一种可能的设计中，物理帧的帧前导信号的发送顺序从先至后为：检测帧头、粗略同步帧头、粗略同步缓冲帧头、精细同步帧头；或者检测帧头、粗略同步帧头、精细同步帧头。在一种可能的设计中，同步序列为具有强自相关性的序列，该强自相关性的序列是与自身匹配值大于第一阈值，且与自身延时的匹配值小于第二阈值的序列。第二方面，本申请实施例提供一种设备，包括：处理单元，用于在向接收端设备发送物理帧之前，根据预设序列生成正交频分复用OFDM符号，重复OFDM符号得到第一帧头，采用同步序列调制OFDM符号得到第二帧头；收发单元，用于将第一帧头和第二帧头作为物理帧的帧前导信号依次发送至接收端设备，帧前导信号用于指示物理帧的起始时刻。其中，第一帧头包括检测帧头和/或粗略同步帧头，检测帧头用于接收端设备识别物理帧，粗略同步帧头用于接收端设备粗略估计物理帧的起始时刻；第二帧头包括精细同步帧头，精细同步帧头用于接收端设备精确估计物理帧的起始时刻。在一种可能的设计中，预设序列包括长度为第一长度的序列，OFDM符号包括长度为第一长度的OFDM符号。相应的，处理单元在根据预设序列生成OFDM符号时，具体用于：对长度为第一长度的序列进行快速傅立叶逆变换，得到长度为第一长度的OFDM符号。在一种可能的设计中，处理单元在重复OFDM符号得到第一帧头时，具体用于：将长度为第一长度的OFDM符号重复多次得到检测帧头。在一种可能的设计中，处理单元在采用同步序列调制OFDM符号得到第二帧头时，具体用于：采用同步序列调制长度为第一长度的OFDM符号得到精细同步帧头。在一种可能的设计中，预设序列还包括长度为第二长度的序列，OFDM符号还包括长度为第二长度的OFDM符号，第一长度小于第二长度。相应的，处理单元在根据预设序列生成OFDM符号时，具体用于：对长度为第二长度的序列进行快速傅立叶逆变换，得到长度为第二长度的OFDM符号。相应的，处理单元在重复OFDM符号得到第一帧头时，具体用于：将长度为第二长度的OFDM符号重复多次得到粗略同步帧头。在一种可能的设计中，长度为第二长度的OFDM符号所使用的子载波频率与长度为第一长度的OFDM符号所使用的子载波频率是正交的。在一种可能的设计中，处理单元还用于：在收发单元将第一帧头和第二帧头作为物理帧的帧前导信号依次发送至接收端设备之前，将长度为第一长度的OFDM符号重复多次得到粗略同步缓冲帧头，粗略同步缓冲帧头用于填补粗略同步帧头和精细同步帧头之间的时间段。在一种可能的设计中，物理帧的帧前导信号的发送顺序从前至后为：检测帧头、粗略同步帧头、粗略同步缓冲帧头、精细同步帧头；或者检测帧头、粗略同步帧头、精细同步帧头。在一种可能的设计中，同步序列为具有强自相关性的序列，强自相关性的序列是与自身的匹配值大于第一阈值，且与自身延时的匹配值小于第二阈值的序列。第三方面，本申请实施例还提供了一种通信设备，该通信设备具有实现上述第一方面方法示例中第一设备行为的功能。功能可以通过硬件实现。通信设备的结构中包括存储器、处理器以及收发机；存储器，用于存储计算机可读程序；处理器，调用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种帧前导信号的生成方法，其特征在于，包括：在第一设备向第二设备发送物理帧之前，所述第一设备根据预设序列生成正交频分复用OFDM符号；所述第一设备重复所述OFDM符号得到第一帧头；所述第一设备采用同步序列调制所述OFDM符号得到第二帧头；所述第一设备将所述第一帧头和所述第二帧头作为所述物理帧的帧前导信号依次发送至所述第二设备，所述帧前导信号用于指示所述物理帧的起始时刻。

【技术特征摘要】
1.一种帧前导信号的生成方法，其特征在于，包括：在第一设备向第二设备发送物理帧之前，所述第一设备根据预设序列生成正交频分复用OFDM符号；所述第一设备重复所述OFDM符号得到第一帧头；所述第一设备采用同步序列调制所述OFDM符号得到第二帧头；所述第一设备将所述第一帧头和所述第二帧头作为所述物理帧的帧前导信号依次发送至所述第二设备，所述帧前导信号用于指示所述物理帧的起始时刻。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一帧头包括检测帧头和/或粗略同步帧头，所述检测帧头用于所述第二设备识别所述物理帧，所述粗略同步帧头用于所述第二设备粗略估计所述物理帧的起始时刻；所述第二帧头包括精细同步帧头，所述精细同步帧头用于所述第二设备精确估计所述物理帧的起始时刻。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设序列包括长度为第一长度的序列，所述OFDM符号包括长度为第一长度的OFDM符号；所述第一设备根据预设序列生成OFDM符号，包括：所述第一设备对所述长度为第一长度的序列进行快速傅立叶逆变换，得到所述长度为第一长度的OFDM符号。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一设备重复所述OFDM符号得到第一帧头，包括：所述第一设备将所述长度为第一长度的OFDM符号重复多次得到所述检测帧头。5.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述第一设备采用同步序列调制所述OFDM符号得到第二帧头，包括：所述第一设备采用所述同步序列调制所述长度为第一长度的OFDM符号得到所述精细同步帧头。6.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述预设序列还包括长度为第二长度的序列，所述OFDM符号还包括长度为第二长度的OFDM符号，所述第一长度小于所述第二长度；所述第一设备根据预设序列生成OFDM符号，包括：所述第一设备对所述长度为第二长度的序列进行快速傅立叶逆变换，得到所述长度为第二长度的OFDM符号；所述第一设备重复所述OFDM符号得到第一帧头，包括：所述第一设备将所述长度为第二长度的OFDM符号重复多次得到所述粗略同步帧头。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述长度为第二长度的OFDM符号所使用的子载波频率与所述长度为第一长度的OFDM符号所使用的子载波频率是正交的。8.如权利要求3至7任一所述的方法，其特征在于，所述第一设备将所述第一帧头和所述第二帧头作为所述物理帧的帧前导信号依次发送至所述第二设备之前，还包括：所述第一设备将所述长度为第一长度的OFDM符号重复多次得到粗略同步缓冲帧头，所述粗略同步缓冲帧头用于填补粗略同步帧头和精细同步帧头之间的时间段。9.如权利要求2至7任一所述的方法，其特征在于，所述物理帧的帧前导信号的发送顺序从先至后为：检测帧头、粗略同步帧头、粗略同步缓冲帧头、精细同步帧头；或者检测帧头、粗略同步帧头、精细同步帧头。10.如权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，所述同步序列为具有强自相关性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：水永辉，
申请(专利权)人：北京晓程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11