一种电力多载波通信系统快速同步方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种电力多载波通信系统快速同步方法及装置，基于P1符号的DVB?T2系统，所述方法包括：检测帧头的P1符号，并根据符号相关特性对所述P1符号进行粗定时同步，对粗定时同步后的P1符号进行载波同步，精定时同步处理载波同步后的所述P1符号，根据处理后的所述P1符号进行解码操作，获取系统参数，完成帧头快速同步。由于P1符号不同于传统的OFDM符号结构，使得经典的同步方法不完全适用于P1符号的同步，本发明提供的基于P1符号的DVB?T2系统的初始同步方法，解决了电力多载波系统中的快速同步问题，确保电力多载波系统中子载波的正交性在时间和频率上都达到同步，以完成电力信息的有效传输。
【专利说明】
一种电力多载波通信系统快速同步方法及装置
[00011 本申请要求于2016年2月19日提交中国专利局、申请号为201610092389.6、发明名 称为"一种电力多载波通信系统快速同步方法及装置"的中国专利申请的优先权，其全部内 容通过引用结合在本申请中。
技术领域
[0002] 本发明涉及电力通信技术领域，特别是涉及一种电力多载波通信系统快速同步方 法及装置。
【背景技术】
[0003] 同步技术是调整通信网中的各种信号使之协同工作的技术，是任何一个通信系统 都需要解决的实际问题，其性能直接关系到整个通信系统的质量，诸信号协同工作是通信 网正常传输信息的基础。同步技术有比特同步，节点同步，初始化同步和上行同步等等，同 步技术历来是数字通信系统中的关键技术。同步电路失效，将严重影响系统的误码性能，甚 至导致整个系统瘫痪。
[0004] 0FDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术）是一 种具有高速数据传输能力的多载波通信技术，具有频谱利用率高、抗干扰、抗衰落能力强等 优点，是通信领域的核心技术，并广泛用在多种通信系统中如无线局域网、数字音/视频广 播等，为了提高地面传输性能，在二代欧洲数字地面电视广播传输标准DVB-T2中提出了 P1 符号，P1符号的引入，支持快速帧同步对抗大载波频偏能力。
[0005] 但是P1符号不同于0FDM符号的结构，现有的经典同步方法不完全适用于P1符号的 同步，使得P1符号在电力多载波系统中无法有效的实现快速同步。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例中提供了一种电力多载波通信系统快速同步方法及装置，以解决现 有技术中的P1符号不能再电力多载波系统中不能快速同步的问题。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
[0008] -种电力多载波通信系统快速同步方法，基于P1符号的DVB-T2系统，所述方法包 括：
[0009] 检测帧头的P1符号，并根据符号相关特性对所述P1符号进行粗定时同步；
[0010] 对粗定时同步后的P1符号进行载波同步；
[0011] 精定时同步处理载波同步后的所述P1符号；
[0012] 根据处理后的所述P1符号进行解码操作，获取系统参数，完成帧头快速同步。
[0013] 优选地，所述检测帧头的P1符号，并根据符号相关特性对所述P1符号进行粗定时 同步，包括：
[0014] 获取P1符号中的第一频段和两段频移重复段；
[0015] 将所述两段频移重复段分别与所述第一频段进行相关性分析；
[0016]根据相关性分析结果完成P1符号的检测和粗定时同步。
[0017 ]优选地，所述对粗定时同步后的P1符号进行载波同步：
[0018] 对处理后的P1符号进行快速傅里叶变换；
[0019] 根据判断检测到的P1符号的载波分布是否与标准载波分布序列相匹配来进行P1 符号的验证；
[0020] 对所述P1符号进行载波频率偏移估计，获取所述P1符号与中心频率的偏离值。
[0021] 优选地，所述精定时同步处理载波同步后的所述P1符号，包括：
[0022] 获取所述P1符号粗定时同步的偏移范围；
[0023] 对粗定时后得到的时域P1符号进行快速傅里叶变换；
[0024]将经过快速傅里叶变换后的P1符号与本地P1符号在有用子载波上做相关处理； [0025]完成所述P1符号的精定时同步。
[0026]优选地，所述根据处理后的P1符号进行解码操作，包括：
[0027]提取所述P1符号的有用子载波，并进行解扰处理；
[0028]对处理后的所述P1符号进行差分二进制相移键控；
[0029]完成对所述P1符号的解码。
[0030] -种电力多载波通信系统快速同步装置，基于P1符号的DVB-T2系统，所述装置包 括：
[0031] 检测处理模块，用于检测帧头的P1符号，并根据符号相关特性对所述P1符号进行 粗定时同步；
[0032] 载波同步模块，用于载波同步粗定时同步后的P1符号；
[0033] 精定时同步模块，用于精定时同步处理载波同步后的所述P1符号；
[0034] 解码模块，用于解码处理后的所述P1符号，获取系统参数，完成帧头快速同步。 [0035]优选地，所述检测处理模块包括：
[0036] 第一获取单元，用于获取P1符号中的第一频段和两段频移重复段；
[0037] 第一处理单元，用于将所述两段频移重复段分别与所述第一频段进行相关性分 析，并根据相关性分析结果完成P1符号的检测和粗定时。
[0038]优选地，所述载波同步模块包括：
[0039] 第一快速傅里叶单元，用于对P1符号进行快速傅里叶变换；
[0040] 验证单元，用于根据判断检测到的P1符号的载波分布是否与标准载波分布序列相 匹配来进行P1符号的验证；
[0041] 载波偏移估计单元，用于对所述P1符号进行载波频率偏移估计，获取所述P1符号 与中心频率的偏离值。
[0042] 优选地，所述精定时同步模块包括：
[0043] 第二获取模块，用于获取所述P1符号粗定时同步的偏移范围；
[0044] 第二快速傅里叶模块，用于对粗定时后得到的时域P1符号进行快速傅里叶变换；
[0045] 第二处理单元，用于将经过快速傅里叶变换后的P1符号与本地P1符号在有用子载 波上做相关处理，完成所述P1符号的精定时同步。
[0046] 优选地，所述解码模块包括：
[0047]提取单元，用于提取所述P1符号的有用子载波，并进行解扰处理；
[0048] 第三处理单元，用于对处理后的所述P1符号进行差分二进制相移键控，完成对所 述P1符号的解码。
[0049] 由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种电力多载波通信系统快速同步方 法及装置，基于P1符号的DVB-T2系统，所述方法包括:检测帧头的P1符号，并根据符号相关 特性对所述P1符号进行粗定时同步，对粗定时同步后的P1符号进行载波同步，精定时同步 处理载波同步后的所述P1符号，根据处理后的所述P1符号进行解码操作，获取系统参数，完 成帧头快速同步。由于P1符号不同于传统的0FDM符号结构，使得经典的同步方法不完全适 用于P1符号的同步，本发明提供的基于P1符号的DVB-T2系统的初始同步方法，解决了电力 多载波系统中的快速同步问题，确保电力多载波系统中子载波的正交性在时间和频率上都 达到同步，以完成电力信息的有效传输。
【附图说明】
[0050] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而 言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051] 图1为本发明实施例提供的一种电力多载波通信系统快速同步方法的流程示意 图；
[0052]图2为本发明实施例提供的一种整数倍载波频率偏移估计的方法；
[0053]图3为本发明实施例提供的一种P1符号解码方法；
[0054] 图4为本发明实施例提供的一种电力多载波通信系统快速同步装置的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0055] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实 施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护 的范围。
[0056] 参见图1，为本发明实施例提供的一种电力多载波通信系统快速同步方法的流程 示意图，基于P1符号的DVB-T2系统，所述方法包括：
[0057] S101，检测帧头的P1符号，并根据符号相关特性对所述P1符号进行粗定时同步；
[0058] 当检测到帧头的P1符号，获取P1符号中的第一频段和两段频移重复段，将所述两 段频移重复段分别与所述第一频段进行相关性分析，根据相关性分析结果完成P1符号的检 测和粗定时。
[0059] 例如基于P1符号中的两段频移重复段C和B与A部分的相关特性。C、B段分为两个平 行之路，每个之路与A部分的相关结果都会出现一个峰值，最后将两条支路相加得到最终的 输出结果，通过对输出的最大值的检测完成P1符号的检测和粗定时。
[0060] 为了更好的进行退到分析，将P1符号在时域上的表达式改为离散序列：
[0061]
[0062]其中SA(n)表不P1符号的A部分，η为米样周期的倍数，Ts为米样周期，fsH为C、B部分 相对A部分的频率偏移。式中Na = 1024，Nb = 481，Nc = 542。
[0063] 首先，假设DVB-T2系统信道为AWGN信道，频偏为Δ fQ。经此信道传输后，接收到的 信号可以表示为:rn=sn exp( j2ir Δ fn/Na)+wn，其中Δ f= Δ f〇NaTs，wn表示噪声。
[0064] 在相关检测中，C部分相关的支路称为C支路，B部分相关的支路称为B支路。C支路 可以表示为：
[0065]
[0066] 其中V n表示所有的噪声项。注意至I」:在η = 0，1，…，Nc_ 1时，sn和sn-Nc只相差一个频 偏fsH，即u n = sn+Ncexp( j23ifSHnTs)。上式可以写为：
[0067] un= | sn 12exp(-j2iT Δ fNc/Na)+w/n
[0068] 现在以C支路为例说明对相关结果的归一化处理。r(d)表示接收到的信号，P(d)表 示C支路相关果，M(d)表示C支路归一化之后的相关结果，L表示相关结果的总长度。
[0069]
[0070]
[0071] 综合考虑P1符号检测率和误检概率，可以得到一个合适的门限值Pt，当归一化曲 线峰值大于门限Pt，则检测到P1符号。
[0072] S102,对粗定时同步后的P1符号进行载波同步;具体为：
[0073] 对粗定时同步后的P1符号进行快速傅里叶变换，根据判断检测到的P1符号的载波 分布是否与标准载波分布序列相匹配来进行P1符号的验证，然后对所述P1符号进行载波频 率偏移估计，获取所述P1符号与中心频率的偏离值。
[0074]以S101中为例，不考虑噪声，C、B支路峰值处可以表示为：
[0075]
[0076]
[0077] 可以得出小数倍载波频率偏移：
[0078] Δ fest = arg(PcPb)/23T
[0079] P1符号检测时，会存在误检的情况，所以必须要对P1符号进行验证。P1符号快速傅 里叶变换之后，通过判断检测到的P1符号的载波分布是否与标准规定的CDS相匹配来进行 P1符号的验证。另即使载波分布匹配了，也有可能是偏离了中心频率的分布，这个偏离值就 是要估计的整数倍CF0。如图2所示，P1符号A部分P1(A)快速傅里叶变换之后，根据P1符号A 部分PI (A)的384个不规则的载波分布以及其他载波处只有噪声的特性来估计整数倍CFO。 根据CDS表中给定的载波位置选取一组384个子载波，求功率之和。然后依次往后循环移位， 共移动1023次，功率和曲线中最高峰出现的位置就是要估计的整数倍载波频偏，理论上的 估计范围为[-5412,512]。
[0080] S103,精定时同步处理载波同步后的所述P1符号；
[0081] 具体为:获取所述P1符号粗定时同步的偏移范围，对粗定时后得到的时域P1符号 进行快速傅里叶变换，将经过快速傅里叶变换后的P1符号与本地P1符号在有用子载波上做 相关处理，完成所述P1符号的精定时同步。
[0082] 由于P1符号粗同步估计得到的一般不是正确的快速傅里叶窗，会偏前或偏后一些 采样点。P1符号结构中没有循环前缀，DVB-T2系统中对P1符号定时同步性能要求较高，要尽 可能的实现准确定时，才能提高P1解码正确率。因此在此提出P1符号快速傅里叶变换后的 精定时算法，将粗定时偏离的采样点补偿回来。
[0083]假定粗定时同步后定时点偏移m点，范围为[一Μ，M]。时域的m个偏移点经过快速傅 里叶变换到频域后表现为一个相位旋转。粗定时后得到的时域P1符号进行快速傅里叶变 换，记为Y(k)。将本地频域P1符号记为UkhPl符号的有用子载波为固定的384个子载波，对 Y(k)和L(k)亦有用子裁被Η故相关，可以得至lh
[0084]
[0085] 虽然P1符号小是芫全已知，没有本地序列。但是由于P1符号可能的128中序列两两 之间是完全正交的，可以用128个序列的平均来代替本地序列做相关。
[0086] S104,根据处理后的所述P1符号进行解码操作，获取系统参数，完成帧头快速同 步；
[0087]具体地，提取所述P1符号的有用子载波，并进行解扰处理，对处理后的所述P1符号 进行差分二进制相移键控，完成对所述P1符号的解码操作，获取系统参数。
[0088]由P1符号的生成过程得知，P1符号的解码过程就是生成过程的逆过程。在完成了 定时同步和频率同步之后可以得到P1符号的A部分P1(A)。解码过程如图3所示。
[0089]首先对P1符号的A部分P1(A)进行快傅里叶变换，然后提取384个有用子载波进行 解扰处理，对解扰后的信号进行DBPSK解调得到384比特的MSS序列。因为{MSS_SEQ0. . .MSS_ SEQ383} = {CSSs1，CSSs2，CSSs1}，所以S1对应的64比特的CSS sl序列为MSS序列的前64比特，S2 对应的256比特的CSSS2为MSS序列中间的256比特。S1包含3比特信息，对应8种互相正交的 CSSsl序列；S2包含4比特信息，对应16种互相正交的CSSS2序列。下面以解码S1为例介绍最后 一步解码过程。直接将解调得到的CSS sl序列和S1可能对应的8种CSSsl序列逐比特进行比 较，对相同的比特位进行统计。具有最多相同比特位的CSS S1序列对应的0、1组合就是解码得 到S1。根据解码S1的过程，同样的可以对S2进行解码，最终完成对P1符号的解码，获取系统 参数，完成帧头快速冋步。
[0090]由上述实施例可见，本实施例提供的一种电力多载波通信系统快速同步方法，检 测帧头的P1符号，并根据符号相关特性对所述P1符号进行粗定时同步，对粗定时同步后的 P1符号进行载波同步，精定时同步处理载波同步后的所述P1符号，根据处理后的所述P1符 号进行解码操作，获取系统参数，完成帧头快速同步。本实施例解决了电力多载波系统中的 快速同步问题，确保电力多载波系统中子载波的正交性在时间和频率上都达到同步，以完 成电力信息的有效传输。
[0091] 与本发明提供的一种电力多载波通信系统快速同步方法实施例相对应，本发明还 提供了一种电力多载波通信系统快速同步装置。
[0092] 参见图4,为本发明实施例提供的一种电力多载波通信系统快速同步装置的结构 示意图，所述装置包括：
[0093]检测处理模块201，用于检测帧头的P1符号，并根据符号相关特性对所述P1符号进 行粗定时同步；
[0094]所述检测处理模块201包括第一获取单元和第一处理单元，所述第一获取单元用 于获取P1符号中的第一频段和两段频移重复段，所述第一处理单元，用于将所述两段频移 重复段分别与所述第一频段进行相关性分析，并根据相关性分析结果完成P1符号的检测和 粗定时。
[0095]载波同步模块202,用于载波同步粗定时同步后的P1符号；
[0096]所述载波同步模块201包括：第一快速傅里叶单元、验证单元和载波偏移估计单 元，其中：所述第一1决速傅里叶单元，用于对P1符号进行快速傅里叶变换，所述验证单元，用 于根据判断检测到的P1符号的载波分布是否与标准载波分布序列相匹配来进行P1符号的 验证，所述载波偏移估计单元，用于对所述P1符号进行载波频率偏移估计，获取所述P1符号 与中心频率的偏离值。
[0097] 精定时同步模块203,用于精定时同步处理载波同步后的所述P1符号；
[0098] 所述精定时同步模块203包括第二获取模块、第二快速傅里叶模块和第二处理单 元，其中：所述第二获取模块，用于获取所述P1符号粗定时同步的偏移范围；所述第二快速 傅里叶模块，用于对粗定时后得到的时域P1符号进行快速傅里叶变换;所述第二处理单元， 用于将经过快速傅里叶变换后的P1符号与本地P1符号在有用子载波上做相关处理，完成所 述P1符号的精定时同步。
[0099]解码模块204,用于解码处理后的所述P1符号，获取系统参数，完成帧头快速同步。 [0100]所述解码模块204包括提取单元和第三处理单元，其中：所述提取单元，用于提取 所述P1符号的有用子载波，并进行解扰处理;所述第三处理单元，用于对处理后的所述P1符 号进行差分二进制相移键控，完成对所述P1符号的解码。
[0101] 本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明 的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方 法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的 装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以 不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一 个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全 部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下， 即可以理解并实施。
[0102] 需要说明的是，在本文中，诸如"第一"和"第二"等之类的关系术语仅仅用来将一 个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之 间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些 要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设 备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除 在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0103]以上所述仅是本发明的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本发 明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种电力多载波通信系统快速同步方法，基于Pl符号的DVB-T2系统，其特征在于，所 述方法包括： 检测帧头的Pl符号，并根据符号相关特性对所述Pl符号进行粗定时同步； 对粗定时同步后的Pl符号进行载波同步； 精定时同步处理载波同步后的所述Pl符号； 根据处理后的所述Pl符号进行解码操作，获取系统参数，完成帧头快速同步。2. 根据权利要求1所述的电力多载波通信系统快速同步方法，其特征在于，所述检测帧 头的Pl符号，并根据符号相关特性对所述Pl符号进行粗定时同步，包括： 获取Pl符号中的第一频段和两段频移重复段； 将所述两段频移重复段分别与所述第一频段进行相关性分析； 根据相关性分析结果完成Pl符号的检测和粗定时同步。3. 根据权利要求1所述的电力多载波通信系统快速同步方法，其特征在于，所述对粗定 时同步后的Pl符号进行载波同步： 对处理后的Pl符号进行快速傅里叶变换； 根据判断检测到的Pl符号的载波分布是否与标准载波分布序列相匹配来进行Pl符号 的验证； 对所述Pl符号进行载波频率偏移估计，获取所述Pl符号与中心频率的偏离值。4. 根据权利要求1所述的电力多载波通信系统快速同步方法，其特征在于，所述精定时 同步处理载波同步后的所述Pl符号，包括： 获取所述Pl符号粗定时同步的偏移范围； 对粗定时后得到的时域Pl符号进行快速傅里叶变换； 将经过快速傅里叶变换后的Pl符号与本地Pl符号在有用子载波上做相关处理； 完成所述Pl符号的精定时同步。5. 根据权利要求1所述的电力多载波通信系统快速同步方法，其特征在于，所述根据处 理后的Pl符号进行解码操作，包括： 提取所述Pl符号的有用子载波，并进行解扰处理； 对处理后的所述Pl符号进行差分二进制相移键控； 完成对所述Pl符号的解码。6. -种电力多载波通信系统快速同步装置，基于Pl符号的DVB-T2系统，其特征在于，所 述装置包括： 检测处理模块，用于检测帧头的Pl符号，并根据符号相关特性对所述Pl符号进行粗定 时同步； 载波同步模块，用于载波同步粗定时同步后的Pl符号； 精定时同步模块，用于精定时同步处理载波同步后的所述Pl符号； 解码模块，用于解码处理后的所述Pl符号，获取系统参数，完成帧头快速同步。7. 根据权利要求6所述的电力多载波通信系统快速同步装置，其特征在于，所述检测处 理模块包括： 第一获取单元，用于获取Pl符号中的第一频段和两段频移重复段； 第一处理单元，用于将所述两段频移重复段分别与所述第一频段进行相关性分析，并 根据相关性分析结果完成Pl符号的检测和粗定时。8. 根据权利要求6所述的电力多载波通信系统快速同步装置，其特征在于，所述载波同 步丰吴块包括： 第一快速傅里叶单元，用于对Pl符号进行快速傅里叶变换； 验证单元，用于根据判断检测到的Pl符号的载波分布是否与标准载波分布序列相匹配 来进行Pl符号的验证； 载波偏移估计单元，用于对所述Pl符号进行载波频率偏移估计，获取所述Pl符号与中 心频率的偏离值。9. 根据权利要求6所述的电力多载波通信系统快速同步装置，其特征在于，所述精定时 冋步t吴块包括： 第二获取模块，用于获取所述Pl符号粗定时同步的偏移范围； 第二快速傅里叶模块，用于对粗定时后得到的时域Pl符号进行快速傅里叶变换； 第二处理单元，用于将经过快速傅里叶变换后的Pl符号与本地Pl符号在有用子载波上 做相关处理，完成所述Pl符号的精定时同步。10. 根据权利要求6所述的电力多载波通信系统快速同步装置，其特征在于，所述解码 丰吴块包括： 提取单元，用于提取所述Pl符号的有用子载波，并进行解扰处理； 第三处理单元，用于对处理后的所述Pl符号进行差分二进制相移键控，完成对所述Pl 符号的解码。
【文档编号】H04B3/54GK105933263SQ201610485935
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】李维, 李萍, 冯勇, 杨家全, 邹京希, 李浩涛
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院