[發明專利]一種PLC物理層時鐘同步方法

有效

• 申請號: 201410506098.8
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104243130B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 姚飛
• 申請（專利權）人: 武漢晟聯智融微電子科技有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙) 32266
• 代理人: 高海棠

1.一種PLC物理層時鐘同步方法，其特征在于：物理層的發射信號由以已知數據OFDM調制而成的幀頭和由以控制數據或需要傳輸的上層數據OFDM調制而成的幀體，并在幀體插入由已知數據OFDM調制而成的導頻信號；

接收機處理幀頭部分的接收信號時，估計出初步的時鐘頻率和相位偏差；根據估計的采樣時鐘誤差，對數字接收信號進行插值，使得插值得到的數字接收信號的采樣時鐘與發射端數字信號在時鐘上同步；

接收機處理幀體部分的接收信號時，根據導頻信號進一步估計時鐘相位偏差，根據估計出的時鐘相位偏差對插值的參數進行調整；

插入導頻的方式可以選擇兩種方式，第一種方式是頻域方式，就是在每個OFDM符號中等頻率間隔的插入導頻信號；第二種方式是時域方式，就是在幀體的時域等間隔插入導頻OFDM符號，導頻OFDM符號完全由已知的導頻數據OFDM調制而成；

其同步方法的具體步驟包括：

(1)發射信號的幀格式

發射信號包括幀頭和幀體兩部分，幀頭由一個OFDM循環前綴和8個完全相同的OFDM基本符號組成，幀體根據需要傳輸的數據包大小由若干個OFDM符號組成；每個OFDM符號由循環前綴和基本符號組成，每個基本符號包含1024個采樣點，OFDM符號的循環前綴有128個采樣點構成，并與緊隨其后的基本符號的后128個采樣點完全相同；

每個基本符號由1024個頻域數據經過IFFT從頻域變換到時域并取實部得到，其中幀頭OFDM基本符號的1024個頻域數據的前257個數據為由1和-1構成的已知的隨機序列，后767個數據為0；幀體OFDM基本符號的1024個頻域數據的后767個數據為0，前257個數據中的第0、8、…、248、256個數為由1和-1構成的已知的隨機序列，其余的位置用于傳輸用戶數據；

發射信號按照上述格式生成后按照25MHz的時鐘頻率進行DA轉換并發送出去，25MHz的時鐘頻率可以有最大50PPM的誤差；

(2)接收端的信號處理

接收信號經過接收端的模擬前端處理后，按照25MHz的時鐘頻率進行AD轉換成為數字接收信號，25MHz的時鐘頻率可以有最大50PPM的誤差；

數字接收信號首先進行信號檢測處理，用于檢測幀頭的到來，如果檢測到幀頭，則利用幀頭信號完成采樣時鐘誤差估計、信道估計和OFDM符號定時的處理。

2.根據權利要求1所述的PLC物理層時鐘同步方法，其特征在于：一種可能的采樣時鐘誤差估計方法為：

設S0、S1、…、S1023、S1024、S1025、…、S2047為接收信號幀頭部分的一段連續的時域信號，將S0、S1、…、S1023和S1024、S1025、…、S2047分別進行1024點FFT變換得到F0、F1、…、F1023和F1024、F1025、…、F2047，則采樣時鐘誤差可以用下式計算：Da＝(F1025*F0)/(F1024*F1)+(F1026*F1)/(F1025*F2)+…+(F1152*F127)/(F1151*F128)；

Efc＝1-Angle(Da)/(2*Π)；

其中Angle()為求復數的角弧度，Efc表示采樣時鐘誤差的比例；

根據估計的采樣時鐘誤差，對數字接收信號進行插值，使得插值得到的數字接收信號的采樣時鐘與發射端數字信號在時鐘上同步；

根據插值得到的數字接收信號和OFDM符號定時估計，截取OFDM基本符號，進行FFT變換，并利用信道估計對FFT變換得到的信號進行信道均衡，然后解調數據；

為了補償因采樣時鐘誤差估計的偏差導致的相位偏差，在解調每個OFDM符號時，都需要對OFDM符號進行相位補償。