一种适用于中压载波系统的位同步技术技术方案

本发明专利技术涉及电力线通信技术领域，公开了一种适用于中压载波系统的位同步技术，包括：发射端循环生成m序列作为位同步码流；调制位同步码流为双极性NRZ码；利用成型滤波消除码间干扰；上变频后经由发射机发出；接收端帧同步结束后利用相位比较对本地定时信号进行加减脉冲操作bin对接收到的位同步码流做相关；计算位同步偏差后将偏差时间补偿到帧同步结束时间上。本发明专利技术基于中压载波通信系统，在帧同步的基础上利用m序列的相关特性及本地高频时钟与发送数据速率的差异来对帧同步带来的相位偏差进行补偿，以获取更为精确地同步结束时间，提高时钟同步系统的精度，令时钟同步技术中同步导致的偏差降低至纳秒级，降低故障定位排查的工作量。排查的工作量。排查的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于中压载波系统的位同步技术


[0001]本专利技术属于电力线通信
，具体涉及一种适用于中压载波系统的位同步技术。

技术介绍

[0002]随着信息时代的快速发展，时钟同步技术在各行各业都扮演着十分重要的角色，电力线通信方面也不例外，但是在中压电力线通信系统中，由于只有主载波机会通过管理机获取UTC时间，从机只能通过主机发送报文来进行时间获取，因此主机与从机的本地时间存在一定偏差。利用PTP技术可以在一定程度上达到主从机时钟同步的效果，PTP技术利用两点间发送时间戳信息来计算路径时延(delay)及时钟偏差(offset)。影响PTP计算结果精度的因素有许多，比较大的有帧同步偏差、主从晶振差异、路径不对称。由于offset计算的前提是主从往复的路径时延是相等的，但是载波机在进行帧同步时，会受到噪声等影响产生偏差，致使PTP的计算也出现偏差，无法令时钟同步达到纳秒级的精度。
[0003]如果载波机仅作为通信工作的话，可通过为数据包添加前后缀的方式来解决同步偏差带来的影响，但是对于利用载波机进行的故障定位功能而言，这是一个急需解决的问题。在电力线中，故障定位的精度依赖于时钟同步的精度，假设电力线电信号传输速度为2.5*108m/s时，时钟同步误差为20ns，则定位精度可达5m，但是如果时钟同步误差达到1000ns时，定位精度则来到了250m，这显然增大了故障位置排查带来的工作量。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术存在的不足或缺陷，本专利技术提出一种适用于中压载波系统的位同步技术，基于数字锁相环技术及m序列，从而将同步带来的时间误差降低至纳秒级。
[0005]本方法包括以下内容：
[0006]一种适用于中压载波系统的位同步技术，具体方法如下：
[0007]发射机端：
[0008]S1：通过线性移位寄存器生成7位的m序列，循环生成4遍，将这28bit数据作为位同步序列码；
[0009]S2：使用BPSK调制信号，将位同步序列码转变为双极性NRZ码；
[0010]S3：使用具有余弦滚降特性的成型滤波器对NRZ码进行成型滤波处理；
[0011]S4：将滤波处理后的信号与帧同步头、数据码元拼接，并经过上变频处理，从发射机发送出去；
[0012]接收机端：
[0013]S5：发射机发出的信号经信道传输至接收机端，接收端对接收到的信号进行抽样判决和过零检测；
[0014]S6：将过零检测后的对位同步码流相位与本地时钟的相位进行偏差判断，并对每一次加减脉冲进行计数；
[0015]S7：对位同步码流与7位的m序列进行相关性处理，并对相关峰的数量进行计数；
[0016]S8：利用加减脉冲的次数和相关峰数量计算出相位偏差宽度，并将其补偿到帧同步结束时间上。
[0017]由此，通过上述步骤，使得位同步带来的时间误差降低。
[0018]进一步地，所述步骤S1中，7位的m序列所含数据为：
[0019][0020]式中，n为m序列周期数；C为反馈系数，可通过查表得到，如周期为7的m序列反馈系数为8进制数的13。
[0021]进一步地，为得到无码间串扰的基带传输特性，所述步骤S3中成型滤波频谱特征如下：
[0022][0023]式中，T
s
为采样周期，
[0024]由此可得：
[0025][0026]式中，H(ω)为成型滤波器的频谱，其时域信号如下：
[0027][0028]进一步地，所述步骤S3中，发射机内BPSK调制后的NRZ信号具有冲激响应信号特性，设NRZ信号为：
[0029][0030]则成型滤波处理后位同步信号为：
[0031][0032]进一步地，所述步骤S5接收端接收到的信号为：
[0033][0034]式中，n
R
(t)为噪声。
[0035]进一步地，所述步骤S5中，经过对从发射机接收到的帧同步信号进行抽样判决，得到：
[0036][0037]式中，T
s
指采样周期，r(kT
s
+t0)指抽样判决结果，n
R
指信道噪声。
[0038]进一步地，所述步骤S5中，对抽样判决的结果进行4级缓存处理后与原信号做逻辑异或处理，即可得到过零检测结果。
[0039]进一步地，所述步骤S6中，对位同步码流即位同步序列码信号，具体判断方式如下：
[0040]S601：本地时钟的相位滞后于对位同步码流的相位，则本地时钟信号减少短脉冲，计数为a＝a+1，所述a为短脉冲数，并返回步骤2重新判断相位差；
[0041]S602：本地时钟的相位超前于对位同步码流的相位，则本地时钟信号增加短脉冲，计数为b＝b+1，所述b为短脉冲数，并返回步骤S2重新判断相位差；
[0042]S603：本地时钟的相位与对位同步码流的相位无偏差，执行S7。
[0043]进一步地，所述步骤S6中，对本地定时信号进行加减脉冲处理时，每加减一次短脉冲信号，其调整相位宽度为位同步码流速率的1/N，此时检测时钟频率则为数据速率的4N倍，因此检测时钟频率越快，相位调整精度越高，本地定时信号相位会更快的收敛至位同步码流的相位上。
[0044]本专利技术的有益效果为：通过对位同步码元进行相位调整及相关计算，可将帧同步带来的偏差降低至纳秒级别(取决于本地高频时钟频率)。
附图说明
[0045]图1为本专利技术适用于中压载波系统的位同步技术的流程图。
具体实施方式
[0046]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0047]实施例：如图1所示，本专利技术的技术方案包含以下步骤：
[0048]发射机端：
[0049]S1：通过线性移位寄存器生成7位的m序列，循环生成4遍，将这28bit数据作为位同步序列码；
[0050]位同步序列码如下：
[0051]S2：使用BPSK调制信号，将位同步序列码转变为双极性NRZ码；
[0052]NRZ码如下：
[0053]S3：使用具有余弦滚降特性的冲激响应对NRZ码进行成型滤波处理，冲击响应信号为：
[0054][0055]式中，T
s
为采样周期；
[0056]成型滤波处理信号为：
[0057][0058]式中，h(t)为信道响应信号。
[0059]S4：将滤波处理后的信号与帧同步头、数据码元拼接，并经过上变频处理，从发射机发送出去；
[0060]接收机端：
[0061]S5：发射机发出的信号经信道传输至接收机端，接收端对接收到的信号进行抽样判决和过零检测；
[0062]接收信号为：
[0063][0064]对接收到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于中压载波系统的位同步技术，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：通过线性移位寄存器生成7位的m序列，循环生成4遍，将这28bit数据作为位同步序列码；S2：使用BPSK调制信号，将位同步序列码转变为双极性NRZ码；S3：使用具有余弦滚降特性的成型滤波器对NRZ码进行成型滤波处理；S4：将滤波处理后的信号与帧同步头、数据码元拼接，并经过上变频处理，从发射机发送出去；接收机端：S5：发射机发出的信号经信道传输至接收机端，接收端对接收到的信号进行抽样判决和过零检测；S6：将过零检测后的对位同步码流相位与本地时钟的相位进行偏差判断，并对每一次加减脉冲进行计数；S7：对位同步码流与7位的m序列进行相关性处理，并对相关峰的数量进行计数；S8：利用加减脉冲的次数和相关峰数量计算出相位偏差宽度，并将其补偿到帧同步结束时间上。2.根据权利要求1所述的一种适用于中压载波系统的位同步技术，其特征在于，所述步骤S1中，7位的m序列所含数据为：式中，n为m序列周期数；C为反馈系数，可通过查表得到，如周期为7的m序列反馈系数为8进制数的13。3.根据权利要求1所述的一种适用于中压载波系统的位同步技术，其特征在于，为得到无码间串扰的基带传输特性，所述步骤S3中成型滤波频谱特征如下：式中，T
s
为采样周期，由此可得：式中，H(ω)为成型滤波器的频谱，其时域信号如下：4.根据权利要求1所述的一种适用于中压载波系统的位同步技术，其特征在于，所述步骤S3中，发射机内BPSK调制后的NRZ信号具有冲激响应信号特性，设NRZ信号为：
则成型滤波处理后位同步信号为：5.根据权利要求1所述的一种适用于中压载波系统的位同步技术，其特征在于，所述步骤S5接收端接收到的信号为：式中，n
R
(t)为噪声；所述步骤S5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑英，王亚梁，汤鑫，刘昭赫，梁东，刁振洋，王林涛，段雪娇，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：