帧头结构和系统时间同步方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种帧头结构和系统时间同步方法。所述帧头结构应用于高速工业控制总线的通信过程中的信号帧，所述信号帧的帧头包括两个连续同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号；其中，所述两个同步OFDM符号资源对应的待加载的导频信号相同；时域位置在前的所述同步OFDM符号资源中偶数位置的同步子载波置零或奇数位置的同步子载波置零。本发明专利技术实施例可以提高高速工业控制总线时间同步的精度，满足数据实时传输的需求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
帧头结构和系统时间同步方法


[0001]本专利技术实施例涉及工业领域，尤其涉及一种帧头结构和系统时间同步方法。

技术介绍

[0002]在工业领域，工业总线上通常挂接多个工业设备(如测量仪表)，同时每个工业设备可以通过工业总线进行通信，如传输控制信号，用于控制工业设备进行工业生产活动。
[0003]工业控制总线对数据的实时传输要求较高，而且工业设备需要进行时间同步(具体可以包括时间和频率的同步)，才能实现高精度的工业生产活动。目前工业控制总线大都采用网络时间协议(Network Time Protocol，NPT)或电子和电气工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)1588，通过打上时间戳的方式实现网络时间同步。
[0004]随着大数据的发展以及智能设备的普及，在工业总线中，需要传输的数据也越来越多，而且传输速率要求较高，同时，数据的复杂性和传输难度也大大增加。针对上述问题，NPT受队列时延、交换时延和介质访问时延等因素影响，时间同步的误差变大，无法满足当前的数据实时传输的需求。同时，IEEE1588受振荡器频率误差、网络对称性和网络延迟等影响，时间同步的误差变大，无也无法满足当前的数据实时传输的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种帧头结构和系统时间同步方法，可以提高高速工业控制总线时间同步的精度，满足数据实时传输的需求。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种帧头结构，应用于高速工业控制总线的通信过程中的信号帧，包括：
[0007]所述信号帧的帧头包括两个连续同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号；
[0008]其中，所述两个同步OFDM符号资源对应的待加载的导频信号相同；时域位置在前的所述同步OFDM符号资源中偶数位置的同步子载波置零或奇数位置的同步子载波置零。
[0009]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种系统时间同步方法，应用于挂接于高速工业控制总线上的控制设备中，包括：
[0010]根据帧头资源分配信息，确定在一个信号帧的帧头中为所述控制设备所分配的两个连续同步OFDM符号资源，所述信号帧包括如本专利技术实施例中任一所述的帧头结构；
[0011]使用与所述同步OFDM符号资源匹配的同步子载波，生成待发送的目标OFDM符号；
[0012]在与所述同步OFDM符号资源匹配的时域位置处发送所述目标OFDM符号，其中，所述目标OFDM符号用于指示挂接于所述高速工业控制总线上的节点设备进行时间同步。
[0013]第三方面，本专利技术实施例提供了一种系统时间同步方法，应用于挂接于高速工业控制总线上的节点设备中，包括：
[0014]接收挂接于高速工业控制总线上的控制设备发送的两个目标OFDM符号；
[0015]其中，所述目标OFDM符号为所述控制设备基于帧头资源分配信息所分配的同步OFDM符号资源匹配的同步子载波生成；
[0016]根据当前信号帧的两个目标OFDM符号，确定所述当前信号帧的起始时刻以及所述节点设备与所述控制设备的时钟偏差；所述起始时刻与所述时钟偏差用于所述节点设备进行时间同步；
[0017]其中，所述当前信号帧包括如本专利技术实施例中任一所述的帧头结构。
[0018]第四方面，本专利技术实施例提供了一种系统时间同步装置，配置于挂接于高速工业控制总线上的节点设备中，包括：
[0019]OFDM符号接收模块，用于在与当前系统时间匹配的信号帧下，接收挂接于高速工业控制总线上的控制设备发送的至少一个目标OFDM符号；其中，所述目标OFDM符号为所述控制设备基于帧头资源分配信息所分配的同步时频域资源匹配的同步子载波生成；
[0020]时间同步模块，用于对所述目标OFDM符号进行解析处理，得到所述新信号帧的起始时刻，以进行时间同步。
[0021]本专利技术实施例通过在帧头结构中配置两个连续同步OFDM符号资源，用于承载导频信号，以生成信号帧在高速工业控制总线中进行通信，以使高速工业控制总线中的设备在接收到该信号帧，通过OFDM通信机制实现时间同步，提高时间同步的精度，解决了现有技术中时间同步误差大的问题，可以提高高速工业控制总线的时间同步的精度，并满足数据实时传输的需求，而且在信号帧的帧头获取信号帧的同步信息，快速确定信号帧的起始时刻，从而实现快速时间同步。
附图说明
[0022]图1a是本专利技术实施例一中的一种帧头结构的示意图；
[0023]图1b是本专利技术实施例一中的一种伪随机序列生成电路的示意图；
[0024]图1c是本专利技术实施例一中的一种OFDM符号资源的示意图；
[0025]图1d是本专利技术实施例一中的一种OFDM符号资源的示意图；
[0026]图2a是本专利技术实施例二中的一种系统时间同步方法的流程图；
[0027]图2b是本专利技术实施例二中的一种信号帧的示意图；
[0028]图3a是本专利技术实施例三中的一种系统时间同步方法的流程图；
[0029]图3b是本专利技术实施例三中的一种自相关特性的示意图；
[0030]图4是本专利技术实施例四中的一种系统时间同步装置的结构示意图；
[0031]图5是本专利技术实施例五中的一种系统时间同步装置的结构示意图；
[0032]图6是本专利技术实施例六中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0034]为了便于理解方案，首先将现有技术中的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)进行简述。
[0035]OFDM技术将目标信道划分成多个子信道，这些子信道在频域内是正交的，而且，每个子信道上可以使用的不同的方式进行调制，实际上OFDM将数据信号转换成数据流并调制到每个子信道上进行传输。载波是在信道上传输的周期性震荡信号，用于被调制后传输有用信号。可以说，OFDM技术是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制而产生的，由于各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，这样就减小了载波间的相互干扰。
[0036]实施例一
[0037]图1a为本专利技术实施例一中的一种帧头结构的结构示意图，本实施例可适用于挂接在高速工业控制总线上的控制设备向高速工业控制总线发送数据以使挂接于该高速工业控制总线上的节点设备进行时间同步的情况。如图1a所示，本实施例的帧头结构是应用于高速工业控制总线的通信过程中的信号帧中的帧头结构，具体包括：
[0038]所述信号帧的帧头包括两个连续同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号；其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种帧头结构，其特征在于，应用于高速工业控制总线的通信过程中的信号帧，包括：所述信号帧的帧头包括两个连续同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号；其中，所述两个同步OFDM符号资源对应的待加载的导频信号相同；时域位置在前的所述同步OFDM符号资源中偶数位置的同步子载波置零或奇数位置的同步子载波置零。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导频信号为伪随机序列。3.一种系统时间同步方法，其特征在于，应用于挂接于高速工业控制总线上的控制设备中，包括：根据帧头资源分配信息，确定在一个信号帧的帧头中为所述控制设备所分配的两个连续同步OFDM符号资源，所述信号帧包括如权利要求1或2所述的帧头结构；使用与所述同步OFDM符号资源匹配的同步子载波，生成待发送的目标OFDM符号；在与所述同步OFDM符号资源匹配的时域位置处发送所述目标OFDM符号，其中，所述目标OFDM符号用于指示挂接于所述高速工业控制总线上的节点设备进行时间同步。4.一种系统时间同步方法，其特征在于，应用于挂接于高速工业控制总线上的节点设备中，包括：接收挂接于高速工业控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳莉，
申请(专利权)人：北京东土科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：