基于序列互相关特性的扩频调制和解扩解调方法及装置制造方法及图纸

技术编号:13422746 阅读:79 留言:0更新日期:2016-07-28 17:33
本发明专利技术涉及一种基于序列互相关特性的扩频调制和解扩解调方法及装置。该扩频调制方法中,扩频步骤包括:产生自相关性优良、且互相关性较小的序列对;以及用所述序列对的第一序列作为扩频码字对所述原始信息的第一数码进行扩频,用所述序列对的第二序列作为扩频码字对所述原始信息的第二数码进行扩频。在发射机对原始信息数据中的第一数码以第一序列作为扩频码字进行扩频,对原始信息数据中的第二数码以第二序列作为扩频码字进行扩频。该解扩解调方法以第一序列作为本地解扩码字进行相关运算,可以得到两种解扩状态:“相关”与“不相关”。本发明专利技术可以解决电力线载波通信的可靠性问题,同时无需任何同步环路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力线载波通信(PLC)领域,尤其是涉及一种基于序列互相关特性的扩频调制和解扩解调方法及装置
技术介绍
电力线载波通信(PLC)技术作为智能电网和物联网应用的关键技术之一,近年来备受全球关注,如何在恶劣的电力线信道环境下实现低成本高可靠性的通信一直是该领域的技术难题。由于低压电力线网络拓扑结构复杂,接入电网的用电器(称为负载)多样而随机,使得电力线信道噪声环境恶劣,且呈现较强的时变性。另一方面,利用现存电网作为载体进行通信的一大优势在于其较低的实现成本。因此目前在低压电力线领域成熟应用的通信系统多为扩频和单载波调制解调的方式。最常采用的技术组合为基带直接序列扩频(DS-SS)结合射频FSK或PSK调制。这一组合通过对消息序列的频谱扩展,以付出一定的发射带宽为代价来换取接收信号解扩后的相关增益,可以在一定程度上降低系统达到同样净荷速率所需的信噪比(SNR)条件。在实际应用中,特别是在恶劣电力线信道环境下,以往通信系统的缺陷在于,接收机利用扩频码强的自相关特性从解调信号中恢复出基带信息软值的大小及符号。这种方式恢复信号的质量取决于系统收发端在相位、频率及时间上的同步程度。接收机往往需要付出较高的成本来实现精确的载波相位同步、频率同步、扩频码相位捕获与跟踪等电路来进行信号同步信息的恢复。这些带反馈的同步环路在电力线信道恶劣环境下因信噪比较低、噪声变化剧烈等因素常易发生失锁和震荡,造成系统不稳定,通信性能急剧下降;严重时会导致解扩后自相关软值符号翻转或误锁定到伪峰,造成判决误码。从而大大降低了电力线通信系统的可靠性,且在实现成本方面无任何优势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于序列互相关特性的扩频调制和解扩解调方法及装置,以解决电力线载波通信的可靠性问题,同时无需任何同步环路。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种扩频调制方法,包括利用扩频码对原始信息进行扩频的步骤,和对扩频后的数据进行调制的步骤,其中所述扩频步骤包括以下步骤:产生自相关性优良、且互相关性较小的序列对;以及用所述序列对的第一序列作为扩频码字对所述原始信息的第一数码进行扩频,用所述序列对的第二序列作为扩频码字对所述原始信息的第二数码进行扩频。在本专利技术的一实施例中,所述序列对满足:所述第一序列周期内的自相关谱呈现尖锐单峰特性:归一化自相关峰绝对值=1且仅出现一次,其余旁瓣绝对值<0.2;两个序列的互相关谱有界,归一化互相关绝对值<0.3。在本专利技术的一实施例中,所述序列对为一对由不同本原多项式产生的m序列优选对。在本专利技术的一实施例中,所述序列对为Gold序列对或Golay互补序列对。在本专利技术的一实施例中,所述序列优选对的第二序列为全0序列。本专利技术提出一种解扩解调方法,包括对接收信号进行解调的步骤,对解调信号进行滤波以产生I、Q两路基带信号的滤波步骤,以及对所述I、Q两路基带信号进行解扩的步骤,其中所述解扩步骤包括:产生本地解扩码字,所述本地解扩码字是选自一自相关性优良、且互相关性较小的序列对中的第一序列,其中所述接收信号中的原始信息中,第一数码是用所述序列对的第一序列作为扩频码字进行扩频,第二数码是用所述序列对的第二序列作为扩频码字对进行扩频;以及用所述本地解扩码字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩。在本专利技术的一实施例中,用所述本地解扩码字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩的步骤包括:用所述本地解扩码字与I路基带信号进行I路相关运算,且同时用所述本地解扩码字与Q路基带信号进行Q路相关运算;对所述I路相关运算结果进行求平方运算,得到I路解扩信号;同时对所述Q路相关运算结果求平方运算,得到Q路解扩信号;将所述I路解扩信号和所述Q路解扩信号进行相加得到相关能量总值;以及对所述相关能量总值进行归一化运算,得到归一化相关能量。在本专利技术的一实施例中,用所述本地解扩码字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩的步骤还包括:对所述归一化能量设定一个归一化门限值进行判决;在所述本地解扩码字的每一个码字周期内,当所述归一化相关能量值超过所述归一化门限值时,判决为所述第一数码;以及当所述归一化相关能量值低于所述归一化门限值时,判决为所述第二数码。在本专利技术的一实施例中,用所述本地解扩码字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩的步骤包括:用所述本地解扩码字与I路基带信号进行I路相关运算,且同时用所述本地解扩码字与Q路基带信号进行Q路相关运算;对所述I路相关运算结果进行求绝对值运算,得到I路解扩信号;同时对所述Q路相关运算结果求绝对值运算,得到Q路解扩信号;以及将所述I路解扩信号和所述Q路解扩信号进行相加得到相关能量总值。在本专利技术的一实施例中,用所述本地解扩码字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩的步骤还包括:对所述相关能量总值设定一个门限值进行判决;在所述本地解扩码字的每一个码字周期内,当所述相关能量总值超过所述门限值时,判决为所述第一数码;以及当所述相关能量总值低于所述门限值时,判决为所述第二数码。本专利技术还提出一种扩频调制装置,包括:扩频码产生器,生成一对自相关性优良,且互相关性较小的序列对作为扩频码字;扩频单元,接收所述扩频码产生器生成的序列对,用所述序列对的第一序列作为扩频码字对所述原始信息的第一数码进行扩频,用所述序列对的第二序列作为扩频码字对所述原始信息的第二数码进行扩频;基带成型滤波器,对经所述扩频单元扩频后的信号进行成型滤波;载波产生器,生成调制用的一路载波信号;以及调制单元,利用所述正弦载波信号对所述基带成型滤波器后的信号进行调制。本专利技术还提出一种解扩解调装置,包括:本地载波产生器,生成解调用的一对相互正交的载波信号;解调单元,利用所述一对相互正交的载波信号对接收信号进行解调,输出I、Q两路解调信号;低通滤波器,对所述I、Q两路解调信号进行低通滤波,输出I、Q两路基带信号;本地解扩码产生器,产生本地解扩码字,所述本地解扩码字是选自一自相关性优良、且互相关性较小的序列对中的第一序列,其中所述接收信号中的原始信息中,第一数码是用所述序列对的第一序列作为扩频码字进行扩频,第二数码是用所述序列对的第二序列作为扩频码字对进行扩频;以及解扩单元,接收所述本地解扩码产生器生成的本地解扩码字,利用所述本地解扩码字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩。本专利技术的扩频调制方法由于在发射机对原始信息数据中的第一数码以第一序本文档来自技高网
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基于序列互相关特性的扩频调制和解扩解调方法及装置

【技术保护点】
一种扩频调制方法,包括利用扩频码对原始信息进行扩频的步骤,和对扩频后的数据进行调制的步骤,其中所述扩频步骤包括以下步骤:产生自相关性优良、且互相关性较小的序列对;以及用所述序列对的第一序列作为扩频码字对所述原始信息的第一数码进行扩频,用所述序列对的第二序列作为扩频码字对所述原始信息的第二数码进行扩频。

【技术特征摘要】
1.一种扩频调制方法,包括利用扩频码对原始信息进行扩频的步骤,和
对扩频后的数据进行调制的步骤,其中所述扩频步骤包括以下步骤:
产生自相关性优良、且互相关性较小的序列对;以及
用所述序列对的第一序列作为扩频码字对所述原始信息的第一数码进行
扩频,用所述序列对的第二序列作为扩频码字对所述原始信息的第二数码进行
扩频。
2.如权利要求1所述的扩频调制方法,其特征在于,所述序列对满足:
所述第一序列周期内的自相关谱呈现尖锐单峰特性:归一化自相关峰绝对
值=1且仅出现一次,其余旁瓣绝对值<0.2;
两个序列的互相关谱有界,归一化互相关绝对值<0.3。
3.如权利要求1所述的扩频调制方法,其特征在于,所述序列对为一对
由不同本原多项式产生的m序列优选对。
4.如权利要求1所述的扩频调制方法,其特征在于,所述序列对为Gold
序列对或Golay互补序列对。
5.如权利要求3所述的扩频调制方法,其特征在于,所述序列优选对的
第二序列为全0序列。
6.一种解扩解调方法,包括对接收信号进行解调的步骤,对解调信号进
行滤波以产生I、Q两路基带信号的滤波步骤,以及对所述I、Q两路基带信号
进行解扩的步骤,其中所述解扩步骤包括:
产生本地解扩码字,所述本地解扩码字是选自一自相关性优良、且互相关
性较小的序列对中的第一序列,其中所述接收信号中的原始信息中,第一数码
是用所述序列对的第一序列作为扩频码字进行扩频,第二数码是用所述序列对
的第二序列作为扩频码字对进行扩频;以及
用所述本地解扩码字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩。
7.如权利要求6所述的解扩解调方法,其特征在于,用所述本地解扩码
字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩的步骤包括:
用所述本地解扩码字与I路基带信号进行I路相关运算,且同时用所述本

\t地解扩码字与Q路基带信号进行Q路相关运算;以及
对所述I路相关运算结果进行求平方运算,得到I路解扩信号;同时对所
述Q路相关运算结果求平方运算,得到Q路解扩信号;
将所述I路解扩信号和所述Q路解扩信号进行相加得到相关能量总值;以

对所述相关能量总值进行归一化运算,得到归一化相关能量。
8.如权利要求7所述的解扩解调方法,其特征在于,用所述本地解扩码
字分别对所述I、Q两路基带信号进行解扩的步骤还包括:
对所述归一化能量设定一个归一化门限值进行判决;
在所述本地解扩码字的每一个码字周期...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙鉴熊泉
申请(专利权)人:弥亚微电子上海有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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