[发明专利]基于FPGA的宽带电力线载波通信符号同步方法

说明书

本发明公开了基于FPGA的宽带电力线载波通信符号同步方法，包括以下步骤，将输入数据移位输入长度为一个前导符号的划窗；将划窗中的数据与本地序列进行互相关；对划窗中的数据进行自相关，即求得划窗中数据的能量；互相关值与能量值输入到除法器IP核中进行除法计算；经过除法器后，将商值与判决门限进行比较，大于判决门限则为捕获到一个峰；连续捕获八个峰值后则同步成功，对输入数据进行截取输出。本发明同步设计分粗同步和细同步两步进行，有效改善了因噪声引起的符号同步不准确的问题，向较于传统方法更适合电力线信道环境。

技术领域

本发明涉及电力通信技术领域，特别涉及基于FPGA的宽带电力线载波通信符号同步方法。

背景技术

电力线通信PLC是使用现有电网结构中的电力线作为通信截止的一种通信技术，具有无需重新布线、投资少覆盖范围广等优点，在负载管理、数据集抄、故障定位、智能家居、灾后通信恢复等领域具有着广泛的应用。宽带电力线载波通信是在2～30MHz带宽上进行数据传输的一种通信技术，其传输速率在1Mbps以上。但由于电力线的信道特性复杂，且受通信频率、网络拓扑、负载种类、负载工作状态及数量、噪声干扰等影响，通信的可靠性受到严重影响。由于正交频分复用(OFDM)技术能够实现多载波通信，其可以将快速的串行数据流分解为若干慢速的并行数据流，且能够有效地抵抗多径传输效应造成的频率选择性衰落。此外，不同的载波不仅可以采取不同的调制解调方式，而且可以有选择地关闭某些载波达到功率/速率最优化或避开某些授权频带。目前，大部分PLC标准的物理层均采用OFDM技术实现数据可靠传输。而在OFDM通信系统中，同步技术是OFDM系统的关键技术之一，同步性能对于OFDM系统的性能影响很大，传统的符号同步算法有：

(1)基于训练序列的同步算法，该方法通常用于具有前导帧结构的通信系统中，利用前导训练序列进行同步；

(2)基于循环前缀的同步算法，该方法主要使用循环前缀、循环后缀或者数据段的摸个部分，这些数据均是对OFDM符号部分数据的复制；

(3)盲同步算法，该算法通过大量统计数据进行同步。

其中针对前导设计的基于训练序列的同步算法又以延迟相关算法和本地相关算法。延迟相关算法是通过对输入前导数据的自相关实现同步。本地相关算法则是将输入数据与本地训练序列进行互相关同步。而延时相关算具有峰值平台效应，即延迟向福安峰值与相邻点出的延迟相关值接近，峰值不明显容易受到噪声干扰。而采用本地序列互相关算法可以获取明显峰值，同步更为准确，现有技术的缺陷和不足：

(1)传统的本地互相关算法，需要将输入数据与本地序列进行互相关运算，并且为了归一化需要进行本地序列与输入数据的自相关运算，硬件实现复杂度高；

(2)针对大量的相关运算，在硬件实现中会占用大量乘法器资源，资源占用量大；

(3)传统符号同步虽然峰值明显，但电力线信道下的脉冲噪声、窄带干扰影响了符号同步的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供基于FPGA的宽带电力线载波通信符号同步方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于FPGA的宽带电力线载波通信符号同步方法，包括以下步骤：

S1：将输入数据移位输入长度为一个前导符号的划窗；

S2：将划窗中的数据与本地序列进行互相关；

S3：对划窗中的数据进行自相关，即求得划窗中数据的能量；

S4：互相关值与能量值输入到除法器IP核中进行除法计算；

S5：经过除法器后，将商值与判决门限进行比较，大于判决门限则为捕获到一个峰；

S6：连续捕获八个峰值后则同步成功，对输入数据进行截取输出。