一种电力线通信采样频偏的估计与补偿方法

发布时间：2022-01-20 07:06

　　在高速OFDM电力线通信系统中,采样频偏严重影响电力线通信的性能。针对此问题,在分析电力线通信系统及其信标帧结构的基础上,提出了一种新的采样频偏估计与补偿方法。该方法充分利用电力线通信系统的信标时间戳及接收机的本地网络基准时间来进行频偏估计,结合全数字的多项式动态小数倍内插来补偿本地与网络参考时钟的采样频偏,具有估计与补偿精度高、实现简单的特点。测试与仿真结果表明,该方法估计精度在0.25 ppm以内,初始抗频偏能力高达60 ppm,即使在较小频偏范围内,补偿后性能提升也达到3 dB以上。 

【文章来源】：电子设计工程. 2020,28(17)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

高速电力线通信网络

如图2所示，信标帧由前导、帧控制和载荷数据组成。前导长度固定，帧控制（Frame Control,FC）中包含信标时间戳，信标时间戳是发送信标时标记的NTB。在中央信标中，信标时间戳是CCO的NTB；在代理信标中，信标时间戳是由PCO评估出的NTB；在发现信标中，信标时间戳是由STA评估出的NTB。网络中各子节点（STA/PCO）在收到父节点（PCO/CCO）信标帧时会进行本地NTB校对，最终达到和CCO NTB保持同步。2 频偏估计

由信标帧结构可知，NTB除了用于网络同步外，还可用物理层的频率与时钟同步。在频偏估计时，在接收机中集成图3的采样频偏估计模块，它包括模数转换器、帧检测、解调与解码、网络基准时间、主控单元等。模数转换器实现电力线通信接收的模拟信号到数字信号的转换。帧检测实现帧同步与位同步，通过确定位同步的定时点，来确定接收数据帧的帧控制的第一个非零采样点对应时刻点。解调解码进行OFDM电力线通信接收机中频域处理与比特级处理，最终恢复出原始的帧控制及载荷数据。网络基准时间维护一个本地的NTB计时器，同时锁存接收的数据帧的位同步时刻的本地NTB值。主控单元根据当前接收的父节点信标帧帧控制信标时间戳和锁存的信标帧位同步时刻的本地NTB值，以及相关的NTB和频偏等历史信息，估计出当前频率误差及采样频偏，估计方法如式（1）、（2）所示：

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种电力线通信系统窄带干扰的检测与抑制方法[J]. 周春良,迟海明,张晓辉,李铮,唐晓柯.  电子设计工程. 2019(04)
[2]宽带电力线通信芯片的低功耗设计[J]. 周春良,周芝梅,杨晓平,李璐,冯曦,唐晓柯.  电子技术应用. 2017(10)
[3]循环PN相关时域同步正交频分复用频偏估计算法[J]. 李阳光,包建荣,姜斌,刘超.  计算机应用. 2017(07)
[4]电力专用宽带电力线载波通信芯片的设计与应用[J]. 周春良,周芝梅,樊文杰,王连成,冯曦,唐晓柯.  微型机与应用. 2017(11)
[5]基于电力线宽带载波及用电信息采集系统的多能源表记采集的研究[J]. 董建坡,于希永,臧志斌,步志文,苗松,孙鹤.  供用电. 2016(11)
[6]OFDM系统中基于循环前缀的频偏估计算法[J]. 虞云梅,霍丽丽.  软件. 2016(02)
[7]中频电力线宽带通信在用电信息采集系统的应用研究[J]. 刘庆扬,林大朋,何业慎,王春.  供用电. 2014(08)
[8]电力线OFDM系统整数频偏估计算法[J]. 肖丽萍,赵静.  中国电机工程学报. 2014(19)
[9]OFDM电力线通信系统的相位噪声估计与补偿[J]. 赵慧冬,黑勇,乔树山.  电视技术. 2012(17)

博士论文
[1]全数字接收机码元同步算法的VLSI实现研究[D]. 邓军.西安电子科技大学 2011



本文编号：3598387