[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

本發明公布了一種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。本發明能夠接收其它節點的信號，從而可縮短以組網時間，增加網路的健壯性，簡化網絡的維護。

技術領域

本發明屬于電力線通信領域，具體來說，涉及一種PLC物理層時鐘同步方法。

背景技術

電力線通信(PLC)就是利用電力線為物理傳輸媒介進行信息傳輸，具有系統布設簡單、信息傳輸可靠和系統成本低廉等優點。相比于其它有線通信系統，電力線通信不需要從新布線，利用現有電力線，只要有電，就可以進行通信，避免了布線施工的麻煩，節省了高昂的布線成本。相比于無線通信系統，電力線通信具有傳輸可靠，不考慮因障礙物遮擋而造成的信號覆蓋問題。電力線通信在智能城市、智能樓宇、智能家庭和物聯網等領域具有廣泛應用。

現有的電力線通信需要在整個通信系統中建立物理層時鐘同步，才能保證系統的正常工作。電力線通信通常是中央控制器首先工作，發送信號；收到中央控制器信號的其它節點進行頻率掃描，直到與中央控制器信號的頻率基本一致時，解調出數據，精確測量本節點與中央控制器之間的頻率誤差，然后調整本節點的時鐘頻率，從而建立起與中央控制器的時鐘同步，中央控制器為該節點的頻率參考節點。已同步的節點作為頻率參考節點以類似的方式與其它未建立同步的節點建立時鐘同步，直到所有節點均建立起時鐘同步。

這種同步方式存在以下一些缺點。第一個缺點是系統組網時，需要的時間比較長。因為每個節點都需要進行頻率掃描。第二個缺點是不穩定，當一個節點因為信道變化導致接收惡化從而丟失同步時，與該節點保持同步的其它節點都會丟失同步。此外，還有環路問題等。就是當一個節點的頻率參考節點丟失同步后，該節點需要從新選擇頻率參考節點，在此過程中，容易形成環路，環路中的節點相互成為頻率參考節點，而與系統中的其它節點無法通信。

發明內容

為解決背景技術中的問題，本發明提供一PLC物理層時鐘同步方法，使得在電力線通信線路的收發兩端不需要建立實際的時鐘同步，只需要在接收端的數字信號處理中建立虛擬時鐘同步就能完成接收端信號的正確解調。

本發明的技術方案是：

一種PLC物理層時鐘同步方法，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。

作為一種優化的技術方案，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。

作為一種優化的技術方案，接收機首先根據接收到的幀頭估計與發射端的時鐘頻率和相位偏差，根據估計出的時鐘頻率和相位偏差對接收信號在數字端插值，從而得到正確時鐘頻率的采樣數字信號，然后進行處理；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。