一种低频载波通信抗频偏方法与流程

本发明涉及配电网自动化，尤其涉及一种低频载波通信抗频偏方法。

背景技术：

1、 目前，低压电网是智能电网的重要构成部分，它一般指 380v/220v 的电压等级的电力配送网络。一个典型的低压电网由台区变压器、传输线、线路分支、用户电表构成，往往是t型分支结构。

2、低压电网抄表已全面采用电力线载波通信方法，其中绝大多是采用宽带电力线载波通信，采用信道频段为0.7mhz-12mz，但企业，院校，电网公司也在积极探索500khz以下频段，以扩展电力感知等新业务。

3、由于电力业务覆盖大，运行通信模块数以亿计，对成本十分敏感，许多设计需要控制成本采用无源晶振，这会向通信系统中引入较大采样频偏，进而影响接收端解调性能，因此寻找一种低成本的方法解决大频偏是一个必须面对的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的需要，提出一种低频载波通信抗频偏方法，该方法通过设计一种帧结构，在接收端对帧前导进行信道估计，得到最后一个前导符号的初始相位和初始频偏后进行粗频偏补偿，再通过数据段不断迭代锁定频偏进行细频偏补偿，进而保证系统解调性能满足抗频偏设计要求。具体包括以下步骤。

2、步骤1：设计序列1与序列2，均为m序列，并且相互正交。设计一种帧结构，该帧由前导段和数据段构成，前导段由多个前导符号组成，前导符号采用序列1，数据段采用扩频调制方法，将交织后的数据分组与序列2异或后发送，调制方式采用0，1调制。

3、步骤2：将信息帧通过发送端设备发送到电力线低压信道当中。

4、 步骤3：接收端设备帧同步后得到前导段的起始点与终止点，提取前导段最后s个前导符号，使用互相关方法对前导段中最后s个前导符号进行信道估算，计算得到单位前导符号频偏 m，并对最后一个前导符号使用反正切得到初始相位 x，计算如式（1）所示。

5、         式（1）

6、 s为信道估计采用的前导符号个数， c为接收到的前导符号与序列1符号位相关结果。

7、 步骤4：在数据段处理中，依据单位前导符号频偏 m，换算到数据段单比特信息的频偏和单位采样点频偏，通过单位采样点频偏，判断相位是否进行2π旋转，进而在解扩解调时在时域移点进行相位补偿，偏移点计算如式（2）所示。

8、   式（2）

9、 idx是当前输入点的时域偏移量， l m是单位前导符号长度， n in是当前输入点数，解扩解调时在时域移 idx点进行相位补偿。

10、 步骤5：信息段数据分组与序列2相关后，求解其相位得到信息比特相位 a，对其相位解调，以最后一个前导符号的初始相位 x为准，分别划分 x+π， x+π/2， x-π/2区域，对 a补偿频偏估计量 p，如果补偿后的比特相位在 x±π/2内，则判定输出比特为1，否则为0，计算如式（3）所示。

11、   式（3）

12、 a i为第 i个输入信息比特相位， o i为解调输出结果。

13、步骤6：依据最后一个前导符号的初始相位 x，单位前导符号频偏 m和信息段数据对数据比特频偏进行补偿，n个信息比特为一组，采用组之间迭代方式不断锁定单位比特频偏 p，直到频偏结果相对稳定后，不再迭代，在解调时对每个比特相位进行补偿。

14、每组n个比特需要计算其最后1比特初始相位 x i，作为下组n个比特的初始相位，用作判决条件，并重复步骤5，直到解调完成。计算每组 x i时，以n个比特中估计频偏误差最小的比特为准，以防噪声影响最后比特相位。

15、进一步地，所述步骤1中序列1的长度需要满足系统抗频偏要求，当在系统设计最大频偏时，相邻2个序列1之间相位差不能超过π，否则不能估计出步骤4中单位前导符号的频偏。

16、 进一步地，所述步骤6中迭代求频偏方式，在1-n数据比特时，数据段单比特频偏计算如式（4）所示。

17、  式（4）

18、在(n+1)-2n数据比特时，数据段单位频偏计算如式（5），式（6）所示。

19、   式（5）

20、  式（6）

21、依次类推，不断锁定相位频偏，当迭代一定次数 t后，迭代停止，此后数据段纠偏均用采用 p t。其中， p in为第 i组中n个比特的实际的相位频偏均值。

22、 进一步地，所述步骤6中选择n个比特中估计频偏误差最小比特作为基准，根据上一组n比特得到的单比特频偏 p i-1和最后1比特相位 x i-1，估计出本组n比特相位 p i，将估计值与实际每比特相位频偏作差，取绝对值最小的点，认为该比特相位最为准确，并在估计本组最后1比特相位 x i时，以此比特为起始，补偿从该比特到最后一点的频偏后作为最后一点相位，计算公式如式（7）所示。

23、                   式（7）

24、 a in _dif为每组n比特中相邻比特之间相位差。

25、本发明的有益技术效果：提供了一种低频载波通信抗频偏方法，设计一种帧结构，包含前导段和数据段，采用0，1扩频调制，通过对前导端进行信道估计算，计算初始频偏和前导最后1比特初相位。再通过对时域移点进行粗纠偏，数据段比特不断迭代锁定频偏进行细纠偏，该方法易于工程实现，可满足系统抗频偏要求。