一種低壓電力線擴(kuò)頻通信自適應(yīng)同步技術(shù)

張智遠(yuǎn),賈志輝,李遵守,曾 軍,景 皓

(1.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司， 石家莊 050011; 2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院， 石家莊 050021)

一種低壓電力線擴(kuò)頻通信自適應(yīng)同步技術(shù)

張智遠(yuǎn)1,賈志輝1,李遵守1,曾 軍1,景 皓2

(1.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司， 石家莊 050011; 2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院， 石家莊 050021)

針對(duì)低壓電力線通信信道存在脈沖干擾的特點(diǎn)，提出了一種基于同步閾值自適應(yīng)選擇方法的PN碼快速搜捕技術(shù)。該技術(shù)基于檢測(cè)信號(hào)峰值與信噪比之間存在近似線性關(guān)系，提出從檢測(cè)信號(hào)峰值識(shí)別信噪比而自動(dòng)調(diào)整同步閾值的方法，使PN碼搜捕判斷過(guò)程處于最優(yōu)狀態(tài)，節(jié)省搜捕時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法在WAGN下同步性能明顯優(yōu)于固定閾值算法，適用于低信噪比低壓電力線通信環(huán)境。

電力線載波; 擴(kuò)頻通信; 同步閾值；自適應(yīng)

低壓電力線網(wǎng)絡(luò)被廣泛使用，而它除了電力傳輸?shù)墓δ芡猓部梢员徽J(rèn)為是一種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)[1]。電力線通信(Power Line Communication，簡(jiǎn)稱PLC)是智能電網(wǎng)的重要研究?jī)?nèi)容，而低壓電力線通信指的是在220 V/380 V的低壓電力線上傳輸信號(hào)，它主要提供了網(wǎng)絡(luò)接入、遠(yuǎn)程抄表、智能家居等服務(wù)。大量研究表明[2-10]，在低壓電力線環(huán)境中采用擴(kuò)頻通信方式能夠抵抗電力線信道的惡劣環(huán)境。 擴(kuò)頻通信就是將要傳輸?shù)幕鶐盘?hào)的頻譜進(jìn)行擴(kuò)展，在接收端再將信號(hào)頻譜恢復(fù)到原始基帶的頻譜，將頻譜進(jìn)行擴(kuò)展傳輸?shù)暮锰幵谟?，犧牲頻譜換取信噪比的提高[3-5]。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)因?yàn)楸绕胀ㄍㄐ畔到y(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)上更復(fù)雜，所以需要一些特殊的技術(shù)才能保證通信正常工作[4-7]，其中，同步問(wèn)題[6-12]是保證接收到正確數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也就是說(shuō)只有保證了良好的幀同步，才可使接收的數(shù)據(jù)正是發(fā)送的有效數(shù)據(jù)。而如何保證收發(fā)兩端信號(hào)同步是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的技術(shù)難點(diǎn)，文獻(xiàn)[13-17]就固定閾值與可變閾值問(wèn)題做了相關(guān)研究工作，取得了一定的成果，本文總結(jié)了同步閾值選擇的相關(guān)技術(shù)，提出了一種用于快速捕獲PN碼的自適應(yīng)同步閾值選擇方法，解決了PN碼快速搜捕問(wèn)題，搭建了低壓電力線在AWGN環(huán)境下的研究模型，進(jìn)行了仿真研究。

1 低壓電力線擴(kuò)頻通信基本原理

低壓電力線擴(kuò)頻通信原理框圖如圖1所示，是本文用以研究的通信方案。

圖1 電力線擴(kuò)頻通信原理

1.1 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)

根據(jù)Shannon公式，在白噪聲干擾條件下，通信系統(tǒng)的信道容量(bps)為

(1)

其中：B為信道帶寬(Hz)，S為信號(hào)平均功率(W)，N為噪聲平均功率(W)。

若白噪聲功率譜密度為N0，對(duì)于干擾環(huán)境中的典型情況，S/Nlt;lt;1，應(yīng)用冪級(jí)數(shù)展開(kāi)，則可得

(2)

從式(2)可以得出，對(duì)于一個(gè)給定的信道容量而言，既可用增大信道帶寬同時(shí)相應(yīng)降低信噪比的辦法達(dá)到，又可以用減小信道帶寬同時(shí)相應(yīng)增大信噪比的辦法實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)信道容量可以利用信道帶寬與信噪比的互換而保持不變。從理論上講，對(duì)于任意給定的信噪比，只要增加用于傳輸信息的帶寬，就可以增加在信道中無(wú)誤差地傳輸?shù)男畔⑺俾省Ｒ簿褪钦f(shuō)擴(kuò)頻通信用寬帶傳輸技術(shù)換取對(duì)信噪比要求的降低，這正是擴(kuò)頻通信的重要特點(diǎn)，并由此為擴(kuò)頻通信的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1.2 信息數(shù)據(jù)的擴(kuò)頻與解擴(kuò)

圖2為信息數(shù)據(jù)的擴(kuò)頻與解擴(kuò)示意圖。信息數(shù)據(jù)可以用寬為T(mén)+1或-1的矩形波信號(hào)表示，用擴(kuò)頻編碼進(jìn)行調(diào)制。擴(kuò)頻編碼是碼長(zhǎng)為N，碼元寬為T(mén)c，+1或-1取值的矩形波信號(hào)，擴(kuò)頻編碼周期等于信息數(shù)據(jù)的比特寬度T，有T=NTc，信息數(shù)據(jù)正好對(duì)擴(kuò)頻序列作周期調(diào)制。信息數(shù)據(jù)為+1，擴(kuò)頻編碼極性不變，信息數(shù)據(jù)為-1，擴(kuò)頻編碼倒相，記為D(t)PN(t)。信息數(shù)據(jù)D(t)的脈寬為T(mén)，其功率譜密度SD(f)主要分布在(-fD，fD)的頻帶內(nèi)，fD=1/T，頻譜帶寬B1=2fD。擴(kuò)頻編碼的碼元寬度為T(mén)c，則功率譜密度SPN(f)主要分布在(-fc，fc)的頻帶內(nèi)，fc=1/Tc，頻譜帶寬B2=2fc，于是得到：

(3)

擴(kuò)頻編碼的碼長(zhǎng)N越大，碼元寬度Tc越小，即碼速率Rc越大，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益也越大。

圖2 信息數(shù)據(jù)的擴(kuò)頻與解擴(kuò)

1.3 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)PN碼同步問(wèn)題

在擴(kuò)頻通信中，為了在接收端解擴(kuò)，需要在接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)PN碼的本地副本并在接收波形上同步疊加，同步就是收端發(fā)端PN碼在頻率和相位上一致。當(dāng)同步定時(shí)偏移超過(guò)1個(gè)碼元時(shí)，接收機(jī)就不能對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)正確解擴(kuò)，即使同步偏差小于地址碼元寬度也會(huì)引起有用信號(hào)功率損失，使輸出有用信號(hào)功率下降，處理增益降低。在一些復(fù)雜干擾情況下PN碼同步電路如果失效將嚴(yán)重影響通信性能，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓[15-16]。

在同步控制中，信息碼元時(shí)鐘可以和PN碼元時(shí)鐘聯(lián)系起來(lái)，有固定的關(guān)系，一個(gè)實(shí)現(xiàn)了同步，另一個(gè)自然也就同步了。因此，本文只重點(diǎn)討論P(yáng)N碼碼元和序列的同步。雖然在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中采用精確的頻率源，可以去掉大部分頻率和相位的不確定性，但收發(fā)信機(jī)的距離引起傳播延遲產(chǎn)生的相位差、收發(fā)信機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移以及多徑傳播等會(huì)改變中心頻率。提高頻率源的穩(wěn)定度是一個(gè)方面，還需要研究進(jìn)一步提高同步速率和同步精度的方法。低壓電力線擴(kuò)頻通信實(shí)際系統(tǒng)由于存在脈沖、多徑干擾等干擾情況更為復(fù)雜，因此需要設(shè)計(jì)同步控制優(yōu)秀的通信方案，本文僅研究圖1方案中通道信道存在脈沖干擾時(shí)，自適應(yīng)選擇最佳閾值的同步技術(shù)。

2 低壓電力線擴(kuò)頻通信碼同步技術(shù)研究

同步系統(tǒng)的作用就是要實(shí)現(xiàn)本地產(chǎn)生的PN碼與接收到的信號(hào)中的PN碼同步，即頻率上相同與相位上一致，因此，同步包含下列階段：

1) 同步捕獲。接收機(jī)在一開(kāi)始并不知道對(duì)方是否發(fā)送了信號(hào)，因此，需要有一個(gè)搜捕過(guò)程，即在一定的頻率和時(shí)間范圍內(nèi)搜索和捕獲有用信號(hào)。這一階段也稱為起始同步或粗同步，也就是要把對(duì)方發(fā)來(lái)的信號(hào)與本地信號(hào)在相位之差納入同步保持范圍內(nèi)，即在PN碼一個(gè)時(shí)片內(nèi)，這一階段屬于捕獲階段，即粗同步。

2) 跟蹤階段。一旦完成搜捕后，也就是說(shuō)當(dāng)捕獲到有用信號(hào)后，即收發(fā)PN碼相位差在半個(gè)時(shí)片以內(nèi)時(shí)，同步系統(tǒng)轉(zhuǎn)入保持同步階段，有時(shí)也稱為細(xì)同步或跟蹤狀態(tài)，即無(wú)論由于何種原因使發(fā)端收端的頻率和相位發(fā)生偏移，同步系統(tǒng)總能使接收端PN碼跟蹤發(fā)端PN碼的變化，使收發(fā)信號(hào)仍然保持同步。

3) 失鎖重捕。在捕獲出現(xiàn)假鎖或因強(qiáng)干擾引起失步時(shí)，同步系統(tǒng)必須能夠能迅速地從跟蹤狀態(tài)重新轉(zhuǎn)入捕獲狀態(tài)。而在捕獲真正鎖定時(shí)，同步系統(tǒng)也應(yīng)迅速轉(zhuǎn)入到跟蹤狀態(tài)。所以同步系統(tǒng)應(yīng)采用同步識(shí)別控制系統(tǒng)以控制捕獲和跟蹤之間的相互轉(zhuǎn)換[9]。

2.1 單停頓滑動(dòng)相關(guān)法PN碼捕獲技術(shù)

滑動(dòng)相關(guān)法是一種固定積分時(shí)間串行PN碼捕獲方法，它可分為單停頓串行捕獲系統(tǒng)和多停頓串行捕獲系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)原理框圖如3、圖4所示。單停頓系統(tǒng)每次需要對(duì)整個(gè)PN碼周期做出檢驗(yàn)，因此同步時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于長(zhǎng)PN碼來(lái)說(shuō)捕獲時(shí)間甚至大到不可以接受。多停頓系統(tǒng)是一種多門(mén)限檢測(cè)系統(tǒng)，它將每個(gè)PN碼周期分為多個(gè)小段，是否檢驗(yàn)下一個(gè)段取決于前一段門(mén)限判決結(jié)果，顯然多停頓系統(tǒng)，尤其對(duì)長(zhǎng)碼而言，可以減少PN碼平均捕獲時(shí)間。單停頓滑動(dòng)相關(guān)串行捕獲系統(tǒng)是PN碼捕獲方法的基礎(chǔ)，快速捕獲方法是對(duì)單停頓捕獲的改進(jìn)。

圖3 單停頓穿行捕獲系統(tǒng)

2.2 滑動(dòng)相關(guān)法捕獲系統(tǒng)性能分析

1) 平均捕獲時(shí)間

衡量擴(kuò)頻同步捕獲技術(shù)性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)就是平均捕獲時(shí)間，串行搜索方案中，假設(shè)接收機(jī)與發(fā)信機(jī)之間初始相位差為均勻分布，其概率密度函數(shù)為

(4)

在任意一個(gè)切普上獲得同步的概率為

(5)

由于每接收到一個(gè)信號(hào)都要進(jìn)行一個(gè)周期的相關(guān)處理同步判定，所以理想情況下的同步捕獲時(shí)間的期望值為

(6)

圖4 多停頓捕獲系統(tǒng)

2) 檢測(cè)概率、虛警概率、漏檢概率

顯然，檢測(cè)概率、虛警概率和漏檢概率也是恒量捕獲性能的關(guān)鍵因素?？紤]信道存在高斯噪聲的情形，對(duì)于搜索檢測(cè)是在跳頻信號(hào)解跳后進(jìn)行的搜索方式，第i跳區(qū)間的輸入信號(hào)波形可用窄帶波形表示為

SR(t)=Aicos(ωit+θi)+gi(t)=

Ri(t)cos(ωit+θi+ψi(t))

(7)

其中：

Ai為信號(hào)幅度；ωi由已知跳頻序列決定；Ri(t)為萊斯分布過(guò)程；gi(t)、ns(t)、nc(t)為窄帶高斯噪聲；方差為σ2=N0/2，(N0為單邊噪聲功率譜密度，為帶通濾波器的帶寬)。

(8)

則檢測(cè)概率PD為

(9)

式(9)中，VT為判決門(mén)限，L=VT/σ2為歸一化檢測(cè)門(mén)限值。

將概率密度公式帶入到檢測(cè)概率公式中

(10)

(11)

由Q函數(shù)

(12)

可得

(13)

同理，漏檢概率PM為

(14)

和上面的計(jì)算過(guò)程相同，虛警概率PFA為

(15)

根據(jù)式(13)式(14)式(15)，考慮特定的虛警概率，在不同的檢測(cè)長(zhǎng)度M下的檢測(cè)概率的數(shù)值計(jì)算，其結(jié)果見(jiàn)圖5所示。圖中，虛警概率PFA=10-1，檢測(cè)長(zhǎng)度分別取1、10及20時(shí)的檢測(cè)概率曲線，由數(shù)值計(jì)算結(jié)果表面，檢測(cè)長(zhǎng)度M越大檢測(cè)性能越好。

在檢側(cè)長(zhǎng)度M相同的情況下，不同虛警概率下的漏檢概率及檢測(cè)概率的數(shù)值計(jì)算，結(jié)果如圖6和圖7所示，相同信噪比條件下，PFA減小時(shí)，漏檢概率增大，檢測(cè)概率減小，這是因?yàn)樘摼怕蕼p小時(shí)，由虛警概率計(jì)算得到的對(duì)應(yīng)門(mén)限值增大，從而引起漏檢概率增大和檢測(cè)概率減小。

圖5 不同檢測(cè)長(zhǎng)度下檢測(cè)概率的數(shù)值

圖6 不同虛警概率下漏檢概率的數(shù)值

圖7 不同虛警概率下檢測(cè)概率的數(shù)值

2.3 并串滑動(dòng)相關(guān)法PN碼捕獲技術(shù)

并行捕獲法在一次積分之后就能獲得同步，大大節(jié)省了捕獲時(shí)間，但硬件的開(kāi)銷過(guò)大，特別是當(dāng)碼序列很長(zhǎng)時(shí)，硬件實(shí)現(xiàn)基本不可能，于是在串行和并行捕獲算法間折中考慮，產(chǎn)生了串并結(jié)合的滑動(dòng)相關(guān)捕獲算法，并行處理模塊數(shù)量不再與擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度有關(guān)，而是選擇一個(gè)滿足硬件復(fù)雜度的值作為并行碼的個(gè)數(shù)，首先接收信號(hào)與產(chǎn)生的N個(gè)本地碼分別相乘然后進(jìn)行相關(guān)積分消除，然后從N個(gè)積分值中選擇最大值進(jìn)行門(mén)限判斷，如果門(mén)限滿足則認(rèn)為選擇的相位正確，獲得同步。如果門(mén)限不滿足，則再調(diào)整本地碼相位重復(fù)之前的操作，直到找到正確的碼相位為止。

并行捕獲法性能分析如下：

1) 平均捕獲時(shí)間

并行搜索捕獲法每個(gè)時(shí)刻的接收信號(hào)被同時(shí)送入N條支路，同時(shí)搜索N個(gè)連續(xù)頻率，因此提高了捕獲速度。該同步捕獲方法僅需NTh的時(shí)間，就可以完成PN碼N個(gè)相位的搜索，其平均捕獲時(shí)間為

E[Tacq]=NTh

(16)

2) 檢測(cè)概率、虛警概率、漏檢概率

類似于上述推導(dǎo)，可得出并行同步捕獲方案中的檢測(cè)概率PD、虛警概率PFA、漏檢概率PM。檢測(cè)概率PD為

(17)

漏檢概率PM為

(18)

虛警概率PFA為

(19)

3 PN碼快速捕獲與同步閾值自適應(yīng)選擇方法

3.1同步閾值自適應(yīng)選擇方法與PN碼快速捕獲技術(shù)

經(jīng)過(guò)研究認(rèn)為定時(shí)同步的性能與信噪比有關(guān)，不同信噪比有不同的最佳閾值[12]。本文結(jié)合本地相關(guān)法[12]與定時(shí)同步閾值法[13-17]，提出一種PN碼快速搜捕方法。定時(shí)同步相關(guān)算法就是將接收信號(hào)與本地PN碼作相關(guān)運(yùn)算，當(dāng)接收信號(hào)中的前導(dǎo)符號(hào)在滑動(dòng)窗中與本地PN碼對(duì)齊時(shí)便產(chǎn)生一個(gè)尖峰，通過(guò)閾值判決和峰值搜索快速找到尖峰位置，進(jìn)而確定符號(hào)的邊界，然后，通過(guò)搜索DATA符號(hào)確定數(shù)據(jù)的起始邊界。具體方法步驟如下：

第1步：設(shè)置相關(guān)值搜索判斷初始閾值Th[0]。

Th[0]=T0

(20)

第2步：計(jì)算接收信號(hào)序列r[k]與本地序列c[k]的相關(guān)值γ[k],檢測(cè)序列的功率Pr[k]及本地序列的功率Pc[k]。

(21)

第3步：相關(guān)值與閾值比較判斷。

γ[k]gt;Th[k]

(22)

式(22)中，Th[k]為可調(diào)閾值。

若不等式成立，則可以認(rèn)為接受序列中檢測(cè)到發(fā)送信號(hào)到來(lái)，進(jìn)入第4步，否則返回第2步。

第4步：Th[k]調(diào)整。已知相關(guān)峰值和信噪比呈近似線性關(guān)系[12]，因此最優(yōu)閾值的選擇也應(yīng)當(dāng)與SNR為近似線性關(guān)系，關(guān)系如下：

Th[k]=GS[k]+T0

Th[k]=ThmaxGS[k]+T0gt;Thmax

Th[k]=ThminGS[k]+T0lt;Thmin

(23)

式中，S[k]為類信噪比，G為比例參數(shù)。

第5步：搜索峰值。在檢測(cè)幀到來(lái)之后L點(diǎn)范圍內(nèi)搜索相關(guān)值γ[k]的最大值，最大值時(shí)刻被當(dāng)作符號(hào)的邊界。進(jìn)入同步跟蹤，否則返回第2步。

文獻(xiàn)[12]對(duì)Th max、Th min、T0等的定義有詳細(xì)討論，讀者可參考。

3.2 PN碼同步跟蹤與同步保持

當(dāng)捕獲到有用信號(hào)后，即收發(fā)PN碼相位差在半個(gè)時(shí)片以內(nèi)時(shí)，同步系統(tǒng)轉(zhuǎn)入保持同步階段，有時(shí)也稱為細(xì)同步或跟蹤狀態(tài)。也就是說(shuō)無(wú)論什么外界因素引起收發(fā)兩端PN碼的頻率或相位偏移，同步系統(tǒng)總能使接收端PN碼跟蹤發(fā)端PN碼的變化。顯然，跟蹤的作用和過(guò)程都是閉環(huán)自動(dòng)運(yùn)行的，當(dāng)兩端相位發(fā)生差別后，跟蹤控制電路系統(tǒng)能根據(jù)誤差大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整以減小誤差，因而同步系統(tǒng)多采用鎖相技術(shù)。

對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)，根據(jù)產(chǎn)生誤差信號(hào)方法的不同有兩種最常用的鎖相環(huán)：“τ-抖動(dòng)”鎖相環(huán)和“延遲”鎖相環(huán)，這兩種鎖相環(huán)實(shí)質(zhì)上很相似，都屬于“提前—滯后”型的鎖相環(huán)，延遲鎖相環(huán)采用兩個(gè)獨(dú)立的相關(guān)器檢測(cè)出錯(cuò)差信號(hào)，而τ-抖動(dòng)鎖相環(huán)采用時(shí)分的單個(gè)鎖相環(huán)。因這兩種鎖相環(huán)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中比較成熟，本文不再介紹，可參考相關(guān)文獻(xiàn)。

4 仿真實(shí)驗(yàn)研究

為了驗(yàn)證本文方法的正確性，進(jìn)行AWGN信道數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)研究。收發(fā)雙方的跳頻圖案和m序列在一次完整的通信過(guò)程中不變，將一個(gè)直擴(kuò)偽碼周期同一個(gè)跳頻頻點(diǎn)相對(duì)齊，并且用一跳傳輸一個(gè)編碼后的信息。這樣在收端就可以同時(shí)完成直接序列擴(kuò)頻、跳頻、信息位的同步。捕獲過(guò)程采用并串滑動(dòng)相關(guān)法，跟蹤過(guò)程采用延遲鎖相環(huán)方法同步。

仿真中，擴(kuò)頻采用15位m序列，跳頻點(diǎn)32個(gè)，頻率間隔為1 MHz，速度為3 276.8，每跳持續(xù)時(shí)間為1/3 276.8 s，跳頻圖案由RS碼序列產(chǎn)生，一跳時(shí)間內(nèi)傳輸15bit數(shù)據(jù)，帶寬約為32 MHz，等效低通信號(hào)頻率變化范圍為-16～16 MHz，信號(hào)采樣率為4×107次/s。由于假設(shè)接收機(jī)偽隨機(jī)碼是理想同步的，假設(shè)信道延時(shí)忽略，因此，在實(shí)驗(yàn)中直接用發(fā)送方的偽隨機(jī)碼作為接收機(jī)恢復(fù)的偽隨機(jī)序列。二進(jìn)制數(shù)據(jù)源采用Bernoulli Binary Generator產(chǎn)生，采樣時(shí)間與跳頻時(shí)間相同，這樣就能達(dá)到一跳傳輸一個(gè)編碼后信息的目的。m序列由PN序列發(fā)生器產(chǎn)生，采樣時(shí)間為1/49 152 s，是Bernoulli Binary Generator的1/15，二者輸出進(jìn)行模2加，達(dá)到15位m序列直擴(kuò)的目的。然后用M-FSK Modulator Baseband模塊完成調(diào)制，其參數(shù)設(shè)置為：調(diào)制元數(shù)為2，頻率間隔為200 kHz。

圖8跳頻頻率合成器產(chǎn)生的某一跳信號(hào)頻譜，圖9 接收端收到的擴(kuò)頻信號(hào)，圖10接收端解跳后的信號(hào)頻譜，圖11給出了DS/FH混合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，發(fā)端信息與收端解調(diào)后信息對(duì)比，可以看出前兩個(gè)碼元傳輸錯(cuò)誤。

圖8 跳頻頻率合成器產(chǎn)生的某一跳信號(hào)頻譜

圖9 接收端收到的擴(kuò)頻信號(hào)

圖10 接收端解跳后的信號(hào)頻譜

圖11 發(fā)端信息與收端解調(diào)后信息對(duì)比

5 結(jié)論

本文研究了低壓電力線擴(kuò)頻通信同步技術(shù)，提出了一種最佳同步閾值自適應(yīng)選擇方法。研究結(jié)果表明，檢測(cè)信號(hào)峰值與信噪比之間存在近似線性關(guān)系，即，信噪比越高，檢測(cè)信號(hào)峰值越大，同時(shí)，不同的信噪比對(duì)應(yīng)不同的判斷閾值，因而可以利用檢測(cè)信號(hào)的峰值調(diào)整同步閾值的大小，從而提高PN碼搜捕時(shí)間。在AWGN信道下仿真實(shí)驗(yàn)表明：本文方法碼元傳輸錯(cuò)誤低，同步性能優(yōu)于固定閾值方法，是一種有效的低壓電力線低信噪比通信同步方法。

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(責(zé)任編輯楊繼森)

ResearchonSynchronizationTechnologyofLow-VoltagePowerLineSpreadSpectrumCommunication

ZHANG Zhiyuan1, JIA Zhihui1, LI Zunshou1, ZENG Jun1, JING Hao2

(1.State Grid Hebei Electric Power Company, Shijiazhuang 050011, China;2.State Grid Hebei Electric Power Research Institute, Shijiazhuang 050021, China)

According to the characteristics of pulse interference in low voltage power line communication channel,a fast search method of PN code based on adaptive threshold selection method is proposed. The technology uses the approximate linear relationship exists between a peak detection signal and the SNR. The automatic modulation method of the synchronization threshold is based on the recongnization of SNR which is associated with the peak of dectection signal.The method makes the PN code for judgment in the optimal state and saves the searching time. The experimental results show that the synchronization performance of the proposed method is better than the fixed threshold local correlation algorithm under WAGN,and is suitable for low-voltage power line communication environment with low SNR.

power line carrier; spread spectrum communication; synchronization threshold; self-adaption

2017-07-12；

2017-07-30

張智遠(yuǎn)(1977—)，男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事配電網(wǎng)技術(shù)管理研究。

信息科學(xué)與控制工程

10.11809/scbgxb2017.11.026

本文引用格式：張智遠(yuǎn),賈志輝,李遵守,等.一種低壓電力線擴(kuò)頻通信自適應(yīng)同步技術(shù)[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2017(11):118-123.

formatZHANG Zhiyuan, JIA Zhihui,LI Zunshou,et al.Research on Synchronization Technology of Low-Voltage Power Line Spread Spectrum Communication[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(11):118-123.

TN913.6

A

2096-2304(2017)11-0118-06