[发明专利]一种基于OFDM智能电网抗脉冲噪声的符号同步方法

说明书

本发明公开了一种基于OFDM智能电网抗脉冲噪声的符号同步方法，涉及智能电网无线通信技术领域。该方法包括：对OFDM基带信号滑动窗口中的接收向量进行SWC处理，得到裁剪包络；根据时域纯前导码和裁剪包络的互相关，计算出第一互相关阶段的定时度量；根据信号优化峰值和第一互相关阶段的定时度量计算第二互相关阶段的定时度量；基于穷举峰值搜索和平衡算法对第二互相关阶段的定时度量进行优化，符号定时同步结束。本发明方法通过SWC方法减少了来自接收机侧的脉冲噪声，采用了两阶段的互相关进行符号定时同步，利用穷举峰值搜索和平衡算法对定时度量的优化，能显著提高均方误差性能，适用于实际的SM无线收发器设计。

技术领域

本发明涉及智能电网无线通信技术领域，具体而言，涉及一种基于OFDM智能电网抗脉冲噪声的符号同步方法。

背景技术

智能电网已经开始在大规模、低功耗的无线数据通信中应用，它采用先进的通信技术和现代控制技术，优化电力系统和电网的多种运行方式。智能电网网络由三部分组成：家庭区域网(HAN)、邻域网(NAN)和广域网(WAN)。NAN在客户场所和公用控制中心的数百万智能电表(SMs)之间收集大量各种类型的数据和分发重要的控制信号，并实现智能电网广域网(WAN)和家庭区域网(HAN)之间的通信鸿沟。

智能电网NAN通常包含大量部署在大型复杂地理区域的通信节点。目前无线通信技术是NAN在分布域中覆盖最后一英里通信的唯一实用解决方案，它形成了一个无线邻域网(WNAN)。WNAN可以看作是一个典型的无线自组织网络，具有密集部署的无线智能电表。IEEE 802.11s和IEEE 802.15.4g无线智能计量公用网络(SUN)是智能电网WNAN采用的两种较好的通信标准.IEEE802.15.4g SUN支持三个备用物理层(PHY)，即多速率和多区域频移键控(MR-FSK)，多速率多区域偏移正交相移键控(MR-O-QPSK)和多速率多区域正交频分复用(MR-OFDM)。其中，多速率多区域正交频分复用(MR-OFDM)，利用正交重叠信号的传输优势，以更高的频谱效率提供更高的数据速率。然而，正交性会被符号时间偏移(STO)和载波频率偏移(CFO)的OFDM同步误差破坏。

目前基于数字前导码的OFDM符号定时同步方案，可分为两类算法。第一种致力于设计一种特殊的前导结构。通常，前导码由两个相同的部分构成，并且可以通过在接收机处使用自相关或互相关来检测。Schmidl算法利用两个相同部分的自相关来减轻多径衰落的影响。然而，它的定时度量在正确定时位置附近有一个峰值平台，这给定时造成较大的模糊性。随后，Minn算法通过在保护间隔长度的窗口上平滑Schmidl算法中的定时度量，显著降低了估计方差。第二类是设计与前导码无关的方案。这些方案使用接收向量的Hadamard积及其循环移位来生成与前导码结构无关的新序列。此外，与前导码无关的方案可以使用多个候选子向量来降低信道失真度，但代价是计算复杂度高。

现有技术中，由于区域中的大量智能电表共享相同的频谱资源，当它们同时传输自己的信号时，往往会对每个接收机造成综合干扰。综合干扰具有非高斯性和脉冲性，这使得OFDM同步成为一项更具挑战性的任务。

发明内容

本发明在于提供一种基于OFDM智能电网抗脉冲噪声的符号同步方法，其能够缓解上述问题。

为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：

一种基于OFDM智能电网抗脉冲噪声的符号同步方法，包括：

S1、对OFDM基带信号滑动窗口中的接收向量进行SWC处理，得到裁剪包络；

S2、根据时域纯前导码和裁剪包络的互相关，计算出第一互相关阶段的定时度量；

S3、根据信号优化峰值和第一互相关阶段的定时度量计算第二互相关阶段的定时度量；

S4、基于穷举峰值搜索和平衡算法对第二互相关阶段的定时度量进行优化，符号定时同步结束。