基于伪随机码的低压电力线载波时延测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低压电力线载波信号传输时延测量方法，属于电子电路与信号处理领域。
【背景技术】
[0002]随着低压电力线通信技术的飞速发展，使得利用低压电力线来搭建时间同步系统成为可能。利用现有的电力线作为传输介质来搭建时间同步系统，无需新敷设专用线路网络，只要连接到电源插座，就可同时提供电能和时间等信息，无疑是一种经济、高效的新型时间同步手段。系统可对小范围区域内，如楼宇、小区、家庭内，提供一种高精度、廉价、可靠、便捷的授时服务。市场上该项技术还是空白，此外也可为智能电网、远程抄表、局域时间传递等应用提供一种有效的时间同步解决方案。
[0003]利用低压电力线进行时间频率传递的研究，在国外还没有相关的文献及报道。国家授时中心的冯平博士在2005年做过相关的研究，他采用了 Intellon公司生产的以扩频调制方式为核心的载波芯片SSC P300和P111，通过单片机控制，实现标准时间的传递，并通过测量主、子机的时间同步精度判别系统的技术性能，最大精度误差为16ms。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电力线信号时延测量方法，能够为一定范围内用户提供一种可靠、便捷、高精度授时服务，本发明具有实现简单、实用、造作方便、覆盖范围广等特点，精度误差小于lOOus，远高于现有方法的授时精度。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于伪随机码的低压电力线载波时延测量方法，包括以下步骤:
[0006](I)低压电力线时间服务器接收GPS或北斗卫星授时信号，校准自身时间后，在每个标准IPPS上升沿处产生一个周期为10ms的I号C/A码；
[0007](2)客户端捕获到低压电力线时间服务器发送的I号C/A码，在每个I号C/A码的相关峰处产生周期为10ms的2号C/A码；
[0008](3)服务器捕获到户端发送的2号C/A码，在2号C/A码相关峰值处产生一个1PPS，这个IPPS与标准IPPS之间的差值，即为2倍的时间传输延迟，从而完成信道时延测量。
[0009]本发明还提供一种基于上述方法的低压电力线时延测量系统，包括客户端和服务器；
[0010]在服务器中，服务器FPGA在每个标准IPPS上升沿处产生I号C/A码，再进行BPSK调制，将数字调制信号通过SPI接口传输到模拟前端AFE031 ;数字调制信号进入AFE031后，先后经过DAC、信号放大、低通滤波和功率放大处理变成模拟调制信号，通过耦合器将信号耦合到低压电力线网络；
[0011]模拟调制信号经过低压电力线网络传输到达客户端，在客户端中，模拟调制信号经过耦合器耦合到带通滤波器，然后进入到模拟前端AFE031，先后通过接收一级放大、低通滤波和接收二级放大操作，模拟调制信号进入ADC转变为数字调制信号，通过SPI接口信号进入客户端FPGA中；客户端FPGA对数字调制信号进行解调，使用匹配滤波器对数字调制信号进行捕获，在每个I号C/A码相关峰值处产生一个2号C/A码；2号C/A码经过BPSK调制，将数字调制信号通过SPI接口传输到模拟前端AFE031 ;数字调制信号进入AFE031后，先后经过DAC、信号放大、低通滤波和功率放大处理变成模拟调制信号，通过耦合器将信号耦合到低压电力线网络，传输给服务器；
[0012]在服务器中，模拟调制信号经过耦合器耦合到带通滤波器，然后进入到模拟前端AFE031，先后通过接收一级放大、低通滤波和接收二级放大操作，模拟调制信号进入ADC转变为数字调制信号，通过SPI接口信号进入服务器FPGA中；服务器FPGA对数字调制信号进行解调，使用匹配滤波器对数字调制信号进行捕获，在每个2号C/A码相关峰值处产生I个1PPS，通过测量这个IPPS和标准IPPS两者的相位差，即2倍的信号传输延迟，进而求出服务器和客户端之间的信号传输延迟。
[0013]所述的服务器FPGA和客户端FPGA进行调制时，均由NCO模块产生一个10.23kHz的时钟，用于C/A码产生器模块产生基带信号；DDS数据模块产生20kHz的正弦载波信号；SPI时钟产生器给SPI数据发送和接收模块产生工作时钟；数据发送逻辑模块选择AFE031寄存器配置模块中产生的配置数据，通过SPI数据发送模块将数据传输给模拟前端AFE031，进行寄存器配置；校验模块校验已配置寄存器和想要配置的寄存器数据是否相同，如果寄存器配置成功且校验正确，数据发送逻辑模块输出调制信号，该信号由DDS数据模块产生的正弦载波信号与基带信号调制产生，调试信号通过SPI数据发送模块将数据串行的传给AFE031 ;SPI数据发送模块每发送完一个调制数据，反馈一个信号给数据发送逻辑模块，开始传送下一个数据。
[0014]本发明的有益效果是:根据伪C/A码测距原理，采用匹配滤波器的方法对C/A码进行捕获，解决了低压电力线授时的关键技术，经过测量在80m电力线信道范围内精度小于lOOus。本发明首次实现了小范围内低压电力线信道传输延迟测量，该方法简单、实用、应用范围广。本发明使用FPGA作为主要实现器件，匹配滤波器实现起来精度和稳定度都得到了
【附图说明】
[0015]图1是本发明的时延测量功能图；
[0016]图2是本发明的总体方案框图；
[0017]图3是本发明的信号调制框图；
[0018]图4是本发明的信号解调框图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
[0020]本发明是低压电力线授时的关键技术，通过测量两点之间信号传输延迟，进而可以通过低压电力线进行授时，为用户提供标准的时间信息和标准的频率信号。
[0021]低压电力线信道传输延迟的测量，依据伪随机C/A码双向测距原理，如图1所示:
[0022](I)低压电力线时间服务器自动接收GPS或北斗卫星授时信号，校准本地系统，在每个标准IPPS上升沿处产生一个周期为10ms的I号C/A码；
[0023](2)客户端捕获到I号C/A码，在每个I号码的相关峰处产生周期为10ms的2号C/A 码；
[0024](3)服务器捕获到2号C/A码后，在2号C/A码相关峰值处产生一个1PPS，这个IPPS与标准IPPS之间的差值，即为2倍的时间传输延迟，从而完成信道时延测量。
[0025]低压电力线时延测量系统由客户端和服务器组成，整体方案框图如图2所示，月艮务器和客户端都包括了信号的调制、解调、信号耦合和滤波，系统采用的是双工通信。
[0026](I)服务器在每个标准IPPS上升沿处产生I号C/A码，再进行BPSK调制，将调制后的数字信号通过SPI接口传输到模拟前端AFE031。
[0027](2)数字调制信号进入AFE031后，先后经过DAC、信号放大、低通滤波和功率放大处理变成模拟调制信号，通过耦合器将信号耦合到低压电力线网络。
[0028](3)经过低压电力线信道传输，调制信号到达客户端，经过客户端的耦合器，信号先通过带通滤波器，然后进入到AFE031，先后通过接收I级放大、低通