[发明专利]提高直扩系统、直扩电力抄表系统初始同步性能的系统、方法

说明书

本发明涉及一种提高直扩系统初始同步性能的系统、方法及在直扩电力抄表系统中的应用，属于物联网通信领域，系统包括接收基带信号单元，相关计算单元，前导分段数据相关峰值搜索单元，频率偏差计算单元，本地一比特前导码片生成分段码片单元，分段码片生成本地基带信号单元；接收来自射频单元的数据，完成自动增益控制，模数转化，形成数字基带数据；根据扩频码和扩频因子的要求，生成本地前导码片序列，将码片序列分成多段码片序列；将已经分段好的码片序列进行调制处理，生成对应的基带数据；对本地前导分段码片基带数据和接收基带信号进行相关计算，搜索得到前导比特的开始和结束位置；使用相关似然值进行频率估算，得到频率偏差。

技术领域

本发明属于物联网通信领域，涉及一种提高直扩系统初始同步性能的系统、方法及在直扩电力抄表系统中的应用。

背景技术

直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)技术，简称直扩技术，是将一位数据编码为多位序列，称为一个“码片”。例如，数据比特“0”用码片“00100111000”编码，数据比特“1”用码片“11011000111”编码，数据串“010”则编码为“00100111000”，“11011000111”。“00100111000”。

直接序列扩频存在抗干扰能力强，抗多径干扰能力强，抗截获能力强，可同频工作，便于实现多址通信等优点，直接序列扩频技术在军事通信和机密工业中得到了广泛的应用，现在甚至普及到一些民用的高端产品，例如信号基站、无线电视、蜂窝手机、无线婴儿监视器等，是一种可靠安全的工业应用方案。

这里介绍一种直接序列扩频在电力抄表中使用的场景。电力抄表系统采用帧突发方式进行通信，电力抄表突发帧结构有三部分组成，即同步头(简称：SHR)，物理层帧头(简称：PHR) 和物理层服务数据单元(简称：PSDU)，其中SHR主要用于完成突发帧数据块搜索，频率同步，定时同步以及帧同步作用；PHR提供解析PSDU的信令；PSDU承载电力抄表的协议信令和业务数据内容。

在电力抄表的帧突发中，其中SHR分成两个部分，即前导(简称Preamble)和帧起始定界符 (SFD)，Preamble由多个0比特组成，在不同PSDU传输速率下，推荐使用Preamble比特0的长度不同。Preamble提供了接收端进行自动增益控制，帧突发侦测，突发数据块的频率和定时初步调整。

帧起始定界符SFD则由固定的比特序列组成，Preamble提供了接收端进行自动增益控制，帧突发侦测，突发数据块的频率和定时初步调整。帧起始定界符SFD指明Preamble结束位置以及物理层帧头PHR开始位置。

由于电力抄表采用直接扩频方式进行传输，所以SHR的Preamble和SFD数据同样也需要进行直接扩频之后才能进行传输，在该电力抄表应用场景中，Preamble采用固定的扩频因子256 进行直接扩频传输，而SFD则采用几种固定的扩频因子进行传输。

从理论来分析，在直接扩频序列中，扩频因子越大，则性能越好，所以在帧突发数据结构中Preamble的扩频因子采用256。

但是在实际工程中，接收端在接收帧突发数据之后，采用时域相关方式进行解调，由于 Preamble前导扩频因子增大，并且发送端和接收端存在初始频率差异，这直接影响到了接收端相关结果，研究发现，当收发两端基带不存在频率偏差场景，接收端相关峰非常明显。当收发两端基带存在200Hz的频率偏差场景，接收端相关峰依然明显，但是已经存在干扰。当收发两端基带存在400Hz的频率偏差场景，接收端已经存在多个相关峰，已经不能明确判定有效的相关峰值。但是实际工程中，收发两端的基带频率偏差一般都在1000Hz以上，极限情况可以达到2000Hz，所以在扩频因子采用256的时候，直接采用256码片进行相关处理，效果肯定不理想，对硬件时钟晶振提出太高要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高直接扩频通信技术同步精度的方法。