CN114172606A - Plc模块的时钟偏差计算和补偿系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统以及方法，所述系统包括时钟校正模块和PLC模块，所述时钟校正模块用于间隔ΔT小时向PLC模块发送第一特征信号，所述第一特征信号用于计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差；所述PLC模块，用于发射和/或接收载波数据，并接收时钟校正模块发送的第一特征信号，根据第一特征信号计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差值，根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。该系统以及方法能够消除PLC模块之间由于时钟偏差而引起的接收性能下降，能够明显提高PLC模块通信效率和成功率，在现场使用时，可以节省安装时间，减少维护资源。

Description

PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统以及方法

技术领域

本发明属于载波通信领域，尤其涉及一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统以及方法。

背景技术

在通信系统的物理层，接收器性能会因多种时间和频率损伤而降低。在PLC(Powerline Communication，电力载波通信)模块通信系统中，由于发射器的本地晶振和接收器的本地晶振之间的失配，会引入子载波间相互干扰(ICI，Inter-Channel Interference)和符号间干扰(ISI，Inter-Symbol Interference)，从而导致接收机性能的下降，误码率的上升，使得通信速率下降，更严重情况，会使得正常通信出现完全中断。

在现场使用的设备，晶振时钟会随着使用时间的增加，而慢慢老化，使得时钟偏差越来越大。所以，计算并校正PLC模块的时钟，使得PLC模块的发射和接收时钟没有偏差是比较有意义的事情。

现有技术中，1、时钟偏差计算都是通过出厂预先校正好，这样设备在使用过程中，由于老化，时钟偏差的校正值就会越来越差。2、通过载波信号数据来校正，这种方法在现网使用时，在信道不是理想情况下，由于噪声和各种干扰的存在，校正会存在精度比较差，校正不理想，而且由于各个模块的时钟偏差不一致，有正偏的，也有负偏的，偶尔还会存在偏差很大的模块，这样会形成一个混乱的局面。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统以及方法。

为了解决上述技术问题，第一方面，公开了一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统，包括时钟校正模块和PLC模块，所述时钟校正模块能够向PLC模块发送两种以上的信号，其中至少有一种为第一特征信号；所述第一特征信号为所述时钟校正模块间隔ΔT小时向PLC模块发送的，用于计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差；

所述PLC模块，用于发射和/或接收载波数据，并接收时钟校正模块发送的第一特征信号，根据第一特征信号计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差值，根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述时钟校正模块包括GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)接收单元、特征信号产生单元、DA(Digital-to-Analogue)数模转换单元和线路驱动器，

所述GPS接收单元，用于实时接收GPS时间；

所述特征信号产生单元，用于根据GPS接收单元接收的GPS时间，间隔ΔT小时产生第一特征信号；所述第一特征信号对时钟偏差不敏感，抗噪能力强；

所述DA数模转换单元，用于将所述第一特征信号转换为第一模拟信号；

所述线路驱动器，用于放大和滤波所述第一模拟信号，获得第二模拟信号，并将所述第二模拟信号通过电力线发送至PLC模块。

由于时钟校正模块是按GPS接收单元定时来发射特征信号，所以多个时钟校正模块可以一起使用，它们会在同一时刻发射特征信号，不会相互影响。这样就能覆盖PLC模块数量很大或分散的复杂场景。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述PLC模块包括低噪音放大器、AD模数转换单元、特征信号识别单元、时钟偏差计算单元和时钟偏差补偿单元，

所述低噪音放大器，用于接收并放大时钟校正模块发送的第二模拟信号，获得第三模拟信号；

所述AD(Analogue-to-Digital)模数转换单元，用于将所述第三模拟信号转换为第二特征信号；

所述特征信号识别单元，用于识别第二特征信号，若第二特征信号和第一特征信号相同，则判定成功接收到第一特征信号，进行时钟偏差计算和补偿；

所述时钟偏差计算单元，用于当接收到第一特征信号后，计算GPS接收单元和PLC模块的时钟偏差值；

所述时钟偏差补偿单元，用于根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述时钟偏差计算单元包括本地时钟、本地时钟计数器和计算子单元，

所述本地时钟，用于PLC模块计时，时钟频率为f MHz，f≥500KHz；

所述本地时钟计数器，用于当接收到第一特征信号后，保存当前计数值，然后复位计数器的计数值为0；本地时钟计数器以本地时钟为驱动，每隔一个时钟计数值加1；

所述计算子单元，用于当接收到第一特征信号后，根据本地时钟计数器的当前计数值，计算时钟校正模块的GPS接收单元和PLC模块的本地时钟之间的时钟偏差值。

第二方面，公开了一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法，包括以下步骤：

步骤1，时钟校正模块间隔时间ΔT小时向PLC模块发送第一特征信号；

步骤2，PLC模块接收时钟校正模块发送的第一特征信号；

步骤3，根据第一特征信号计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差值，若时钟偏差值的绝对值小于等于阈值Th，执行步骤4；若时钟偏差值的绝对值大于阈值Th，判定PLC模块的本地时钟损坏或不可用，替换PLC模块；

步骤4，根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述步骤1包括：

步骤1.1，GPS接收单元实时接收GPS时间；

步骤1.2，根据GPS接收单元接收的GPS时间，间隔ΔT小时产生第一特征信号；

所述第一特征信号包括第一同步序列、特征数据和第二同步序列，如表1所示。

表1

第一同步序列Sync1

特征数据Data

第二同步序列Sync2

所述第一同步序列是M序列

所述M序列的长度为N位，n表示M序列的索引值，0≤n≤N-1，N取值为(2^w-1)，w为大于3的整数值；

Sync(n)＝1-2X(n)

X(n)为0或1的X序列，X(6)＝1，X(5)＝1，X(4)＝1，X(3)＝0，X(2)＝1，X(1)＝1，X(0)＝0，X(i+7)＝(X(i+4)+X(i))mod 2，0≤i≤N-8；

上述公式将把X序列由(0,1)值转化为(-1,1)的第一同步序列，形成2PSK(Phase-Shift Keying，相移键控)的数据。

所述特征数据生成步骤如下：

定义原始固定数据，所述原始固定数据为与PLC模块约定好的8bit数据；

对原始固定数据进行六次重复，获得48bit的第一处理数据；数据六次重复能增加接收数据的鲁棒性；

对第一处理数据依次进行数据交织和编码效率为1/3的卷积编码，获得144bit的第二处理数据；数据交织将数据位置打乱，能使得数据抵抗突发干扰，编码效率为1/3的卷积编码使得数据抗干扰能力增强；

对第二处理数据进行2PSK(Phase-Shift Keying，相移键控)调制，获得144个调制数据；

将144个调制数据等分成3份，对每份的调制数据分别进行OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)调制，获得第一基带数据、第二基带数据和第三基带数据；

所述特征数据由第一基带数据、第二基带数据和第三基带数据组成，如表2所示；

表2

所述第二同步序列和第一同步序列相同。

步骤1.3，将所述第一特征信号转换为第一模拟信号；

步骤1.4，放大和滤波所述第一模拟信号，获得第二模拟信号，并将所述第二模拟信号通过电力线发送至PLC模块。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述步骤2包括：

步骤2.1，PLC模块接收并放大时钟校正模块发送的第二模拟信号，获得第三模拟信号；

步骤2.2，将所述第三模拟信号转换为第二特征信号；

步骤2.3，识别第二特征信号，包括：

根据同步序列的自相关特性，用本地同步序列和接收到的第二特征信号做相关，获得第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列的边界，所述本地同步序列和第一同步序列相同；

根据第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列的边界，获得第四基带数据；

根据第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列，估计信道；

根据信道估计结果对第四基带数据进行均衡，获得均衡数据；

对所述均衡数据进行解码，获得解码数据；由于第一特征信号的特征数据是鲁棒性和抗干扰能力很强的信号，容易通过解码得到原始固定数据。

若所述解码数据和所述原始固定数据相同，则判定成功接收到第一特征信号，继续执行步骤3；否则未接收到第一特征信号，重复执行步骤2.1。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述步骤3包括：

步骤3.1，当PLC模块接收到第一特征信号后，本地时钟计数器保存当前计数值C，然后复位计数器的计数值为0；本地时钟计数器以本地时钟为驱动，每隔一个时钟计数值加1；

步骤3.2，根据本地时钟计数器的当前计数值C，计算时钟校正模块的GPS接收单元和PLC模块的本地时钟之间的时钟偏差值，包括：

PLC模块的本地时钟的时钟频率为f MHz，在PLC模块的本地时钟和时钟校正模块的GPS接收单元没有偏差的情况下，间隔ΔT小时的计数值C_std表示为：

C_std＝3600×ΔT×f×10⁶＝3.6×ΔT×f×10⁹

在PLC模块的本地时钟和时钟校正模块的GPS接收单元有偏差的情况下，时钟偏差值Toffset表示为：

1ppm指百万分之一；

步骤3.3，若时钟偏差值的绝对值|Toffset|小于等于阈值Th，执行步骤4；若时钟偏差值的绝对值|Toffset|大于阈值Th，判定PLC模块的本地时钟损坏或不可用，替换PLC模块。

PLC模块根据这个时钟偏差值，补偿自己的本地时钟。这样间隔ΔT小时，就能对本地时钟补偿一次，以适应时钟晶振的慢慢老化。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述步骤4根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿采用频域补偿，包括：

根据时钟偏差值Toffset计算已接收的载波数据的频偏Foffset-rev，并根据频偏Foffset-rev对已接收的载波数据做频偏补偿：

Foffset-rev＝(Toffset/1000000)×fc

其中，fc代表待发射或已接收的载波数据的频点；

根据时钟偏差值Toffset计算待发射的载波数据的频偏Foffset-send，并根据频偏Foffset-send对待发射的载波数据做频偏补偿：

Foffset-send＝-(Toffset/1000000)×fc。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述步骤4根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿采用时域补偿，包括：

根据时钟偏差值Toffset能够得到待发射或已接收的载波数据在时域上产生一个采样时刻误差，通过做重采样处理，能够补偿所述采样时刻误差；

已接收的载波数据做重采样处理的重采样比例Z表示为：Z＝C_std/C，待发射的载波数据做重采样处理的重采样比例Z表示为：Z＝C/C_std；重采样是一个分数倍的重采样。

待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列

表示为：

其中，K表示待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列的采样点数量，与待发射或者已接收的载波数据的采样点数量一致；k表示待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列的索引值，0≤k≤K-1；

q表示三次插值阶数，q＝0,1,2,3；

v(q)表示滤波器，

J代表滤波器最高阶数，4≤J≤30；j代表滤波器阶数，0≤j≤J；

b_q(j)表示抽头系数，取值固定，由拉格朗日公式获得；

x(m_k-j)表示待发射或者已接收的载波数据，m_k表示待发射或者已接收的载波数据的基点，m_k＝INT(Z×k)+1；

u_k表示y(k)采样点到待发射或者已接收的载波数据的基点m_k的小数间隔，

u_k＝(Z×k)-INT(Z×k)。

有益效果：

本申请提供的PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统以及方法完成PLC模块的本地时钟偏差的计算，并根据这个计算结果，PLC模块来补偿本地时钟，从而消除PLC模块之间由于时钟偏差而引起的接收性能下降，能够明显提高PLC模块通信效率和成功率，在现场使用时，可以节省安装时间，减少维护资源。并且能根据时钟偏差的计算结果，发现现场PLC模块因为时钟损害或长期使用老化的不合格模块。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明实施例提供的PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统的结构示意图一。

图2为本发明实施例提供的PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统的结构示意图二。

图3为本发明实施例提供的PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

本申请实施例提供了一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统以及方法，可以应用于计量表远程数据采集、家用电器远程控制和控制系统数据分析处理等应用场景。

本申请第一实施例公开了一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统，如图1所示，包括时钟校正模块和PLC模块，所述时钟校正模块能够向PLC模块发送两种以上的信号，其中至少有一种为第一特征信号；所述第一特征信号为所述时钟校正模块间隔ΔT小时向PLC模块发送的，用于计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差；本实施例中，ΔT取值为1小时；

所述PLC模块，用于发射和/或接收载波数据，并接收时钟校正模块发送的第一特征信号，根据第一特征信号计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差值，根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

第一实施例中，如图1所示，所述时钟校正模块包括GPS接收单元、特征信号产生单元、DA数模转换单元和线路驱动器，

所述GPS接收单元，用于实时接收GPS时间；

所述特征信号产生单元，用于根据GPS接收单元接收的GPS时间，间隔ΔT小时产生第一特征信号；所述第一特征信号对时钟偏差不敏感，抗噪能力强；

所述DA数模转换单元，用于将所述第一特征信号转换为第一模拟信号；

所述线路驱动器，用于放大和滤波所述第一模拟信号，获得第二模拟信号，并将所述第二模拟信号通过电力线发送至PLC模块。

第一实施例中，如图1所示，所述PLC模块包括低噪音放大器、AD模数转换单元、特征信号识别单元、时钟偏差计算单元和时钟偏差补偿单元，

所述低噪音放大器，用于接收并放大时钟校正模块发送的第二模拟信号，获得第三模拟信号；

所述AD模数转换单元，用于将所述第三模拟信号转换为第二特征信号；

所述特征信号识别单元，用于识别第二特征信号，若第二特征信号和第一特征信号相同，则判定成功接收到第一特征信号，进行时钟偏差计算和补偿；

所述时钟偏差计算单元，用于当接收到第一特征信号后，计算GPS接收单元和PLC模块的时钟偏差值；

所述时钟偏差补偿单元，用于根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

第一实施例中，如图2所示，所述时钟偏差计算单元包括本地时钟、本地时钟计数器和计算子单元，

所述本地时钟，用于PLC模块计时，时钟频率为f MHz；本实施例中，为了精度和实现方便，f取值为24；

所述本地时钟计数器，用于当接收到第一特征信号后，保存当前计数值，然后复位计数器的计数值为0；本地时钟计数器以本地时钟为驱动，每隔一个时钟计数值加1；

所述计算子单元，用于当接收到第一特征信号后，根据本地时钟计数器的当前计数值，计算时钟校正模块的GPS接收单元和PLC模块的本地时钟之间的时钟偏差值。

本申请第二实施例公开了一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤1，时钟校正模块间隔时间ΔT小时向PLC模块发送第一特征信号；

步骤1.1，GPS接收单元实时接收GPS时间；

步骤1.2，根据GPS接收单元接收的GPS时间，间隔ΔT小时产生第一特征信号；

所述第一特征信号包括第一同步序列、特征数据和第二同步序列，所述第一同步序列是M序列

所述M序列的长度为N位，n表示M序列的索引值，0≤n≤N-1；本实施例中，考虑同步性能和计算复杂度的平衡，w取值为7，N取值为127；

Sync(n)＝1-2X(n)

X(n)为0或1的X序列，X(6)＝1，X(5)＝1，X(4)＝1，X(3)＝0，X(2)＝1，X(1)＝1，X(0)＝0，X(i+7)＝(X(i+4)+X(i))mod 2，0≤i≤119；

所述特征数据生成步骤如下：

定义原始固定数据，所述原始固定数据为与PLC模块约定好的8bit数据；本实施例中，原始固定数据设置为01010101；

对原始固定数据进行六次重复，获得48bit的第一处理数据；

对第一处理数据依次进行数据交织和编码效率为1/3的卷积编码，获得144bit的第二处理数据；

对第二处理数据进行2PSK调制，获得144个调制数据；

将144个调制数据等分成3份，对每份的调制数据分别进行OFDM调制，获得第一基带数据、第二基带数据和第三基带数据；

所述特征数据由第一基带数据、第二基带数据和第三基带数据组成；

所述第二同步序列和第一同步序列相同。

步骤1.3，将所述第一特征信号转换为第一模拟信号；

步骤1.4，放大和滤波所述第一模拟信号，获得第二模拟信号，并将所述第二模拟信号通过电力线发送至PLC模块。

步骤2，PLC模块接收时钟校正模块发送的第一特征信号；

步骤2.1，PLC模块接收并放大时钟校正模块发送的第二模拟信号，获得第三模拟信号；

步骤2.2，将所述第三模拟信号转换为第二特征信号；

步骤2.3，识别第二特征信号，包括：

根据同步序列的自相关特性，用本地同步序列和接收到的第二特征信号做相关，获得第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列的边界，所述本地同步序列和第一同步序列相同；

根据第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列的边界，获得第四基带数据；

根据第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列，估计信道；

根据信道估计结果对第四基带数据进行均衡，获得均衡数据；

对所述均衡数据进行解码，获得解码数据；

若所述解码数据和所述原始固定数据相同，则判定成功接收到第一特征信号，继续执行步骤3；否则未接收到第一特征信号，重复执行步骤2.1。

步骤3，根据第一特征信号计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差值，若时钟偏差值的绝对值小于等于阈值Th，执行步骤4；若时钟偏差值的绝对值大于阈值Th，判定PLC模块的本地时钟损坏或不可用，替换PLC模块；

步骤3.1，当PLC模块接收到第一特征信号后，本地时钟计数器保存当前计数值C，然后复位计数器的计数值为0；本地时钟计数器以本地时钟为驱动，每隔一个时钟计数值加1；

步骤3.2，根据本地时钟计数器的当前计数值C，计算时钟校正模块的GPS接收单元和PLC模块的本地时钟之间的时钟偏差值，包括：

PLC模块的本地时钟的时钟频率为24MHz，在PLC模块的本地时钟和时钟校正模块的GPS接收单元没有偏差的情况下，间隔1小时的计数值C_std表示为：

C_std＝3600×ΔT×f×10⁶＝3.6×ΔT×f×10⁹＝86400000000

在PLC模块的本地时钟和时钟校正模块的GPS接收单元有偏差的情况下，时钟偏差值Toffset表示为：

1ppm指百万分之一。采用24Mhz本地时钟计数，计算出来的时钟偏差精度可到0.001ppm。

步骤3.3，若时钟偏差值的绝对值|Toffset|小于等于阈值Th，执行步骤4；若时钟偏差值的绝对值|Toffset|大于阈值Th，判定PLC模块的本地时钟损坏或不可用，替换PLC模块；本实施例中，阈值Th取值为30ppm。

步骤4，根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

采用频域补偿，包括：

根据时钟偏差值Toffset计算已接收的载波数据的频偏Foffset-rev，并根据频偏Foffset-rev对已接收的载波数据做频偏补偿：

Foffset-rev＝(Toffset/1000000)×fc

其中，fc代表待发射或已接收的载波数据的频点；

根据时钟偏差值Toffset计算待发射的载波数据的频偏Foffset-send，并根据频偏Foffset-send对待发射的载波数据做频偏补偿：

Foffset-send＝-(Toffset/1000000)×fc。

采用时域补偿，包括：

根据时钟偏差值Toffset能够得到待发射或已接收的载波数据在时域上产生一个采样时刻误差，通过做重采样处理，能够补偿所述采样时刻误差；

已接收的载波数据做重采样处理的重采样比例Z表示为：Z＝C_std/C＝86400000000/C，待发射的载波数据做重采样处理的重采样比例Z表示为：Z＝C/C_std＝C/86400000000；

待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列

表示为：

其中，K表示待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列的采样点数量，与待发射或者已接收的载波数据的采样点数量一致；k表示待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列的索引值，0≤k≤K-1；

q表示三次插值阶数，q＝0，1，2，3；

v(q)表示滤波器，

J代表滤波器最高阶数，4≤J≤30，本实施例中，考虑插值性能和计算复杂度平衡，J取值为13；j代表滤波器阶数，0≤j≤J；

b_q(j)表示抽头系数，取值固定，由拉格朗日公式获得；

x(m_k-j)表示待发射或者已接收的载波数据，m_k表示待发射或者已接收的载波数据的基点，m_k＝INT(Z×k)+1；

u_k表示y(k)采样点到待发射或者已接收的载波数据的基点m_k的小数间隔，

u_k＝(Z×k)-INT(Z×k)。

本发明提供了一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统以及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统，其特征在于，包括时钟校正模块和PLC模块，所述时钟校正模块能够向PLC模块发送两种以上的信号，其中至少有一种为第一特征信号；所述第一特征信号为所述时钟校正模块间隔ΔT小时向PLC模块发送的，用于计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差；

所述PLC模块，用于发射和/或接收载波数据，并接收时钟校正模块发送的第一特征信号，根据第一特征信号计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差值，根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

2.根据权利要求1所述的一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统，其特征在于，所述时钟校正模块包括GPS接收单元、特征信号产生单元、DA数模转换单元和线路驱动器，

所述GPS接收单元，用于实时接收GPS时间；

所述特征信号产生单元，用于根据GPS接收单元接收的GPS时间，间隔ΔT小时产生第一特征信号；

所述DA数模转换单元，用于将所述第一特征信号转换为第一模拟信号；

所述线路驱动器，用于放大和滤波所述第一模拟信号，获得第二模拟信号，并将所述第二模拟信号通过电力线发送至PLC模块。

3.根据权利要求2所述的一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统，其特征在于，所述PLC模块包括低噪音放大器、AD模数转换单元、特征信号识别单元、时钟偏差计算单元和时钟偏差补偿单元，

所述低噪音放大器，用于接收并放大时钟校正模块发送的第二模拟信号，获得第三模拟信号；

所述AD模数转换单元，用于将所述第三模拟信号转换为第二特征信号；

所述特征信号识别单元，用于识别第二特征信号，若第二特征信号和第一特征信号相同，则判定成功接收到第一特征信号，进行时钟偏差计算和补偿；

所述时钟偏差计算单元，用于当接收到第一特征信号后，计算GPS接收单元和PLC模块的时钟偏差值；

所述时钟偏差补偿单元，用于根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

4.根据权利要求3所述的一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统，其特征在于，所述时钟偏差计算单元包括本地时钟、本地时钟计数器和计算子单元，

所述本地时钟，用于PLC模块计时，时钟频率为fMHz，f≥500KHz；

所述本地时钟计数器，用于当接收到第一特征信号后，保存当前计数值，然后复位计数器的计数值为0；本地时钟计数器以本地时钟为驱动，每隔一个时钟计数值加1；

所述计算子单元，用于当接收到第一特征信号后，根据本地时钟计数器的当前计数值，计算时钟校正模块的GPS接收单元和PLC模块的本地时钟之间的时钟偏差值。

5.一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法，应用于权利要求1-4任一项所述的PLC模块的时钟偏差计算和补偿系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，时钟校正模块间隔时间ΔT小时向PLC模块发送第一特征信号；

步骤2，PLC模块接收时钟校正模块发送的第一特征信号；

步骤3，根据第一特征信号计算时钟校正模块和PLC模块的时钟偏差值，若时钟偏差值的绝对值小于等于阈值Th，执行步骤4；若时钟偏差值的绝对值大于阈值Th，判定PLC模块的本地时钟损坏或不可用，替换PLC模块；

步骤4，根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿。

6.根据权利要求5所述的一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1.1，GPS接收单元实时接收GPS时间；

步骤1.2，根据GPS接收单元接收的GPS时间，间隔ΔT小时产生第一特征信号；

所述第一特征信号包括第一同步序列、特征数据和第二同步序列，所述第一同步序列是M序列

所述M序列的长度为N位，n表示M序列的索引值0≤n≤N-1，N取值为(2^w-1)，w为大于3的整数值；

Sync(n)＝1-2X(n)

X(n)为0或1的X序列，X(6)＝1，X(5)＝1，X(4)＝1，X(3)＝0，X(2)＝1，X(1)＝1，X(0)＝0，X(i+7)＝(X(i+4)+X(i))mod 2，0≤i≤N-8；

所述特征数据生成步骤如下：

定义原始固定数据，所述原始固定数据为与PLC模块约定好的8bit数据；

对原始固定数据进行六次重复，获得48bit的第一处理数据；

对第一处理数据依次进行数据交织和编码效率为1/3的卷积编码，获得144bit的第二处理数据；

对第二处理数据进行2PSK调制，获得144个调制数据；

将144个调制数据等分成3份，对每份的调制数据分别进行OFDM调制，获得第一基带数据、第二基带数据和第三基带数据；

所述特征数据由第一基带数据、第二基带数据和第三基带数据组成；

所述第二同步序列和第一同步序列相同；

步骤1.3，将所述第一特征信号转换为第一模拟信号；

步骤1.4，放大和滤波所述第一模拟信号，获得第二模拟信号，并将所述第二模拟信号通过电力线发送至PLC模块。

7.根据权利要求6所述的一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1，PLC模块接收并放大时钟校正模块发送的第二模拟信号，获得第三模拟信号；

步骤2.2，将所述第三模拟信号转换为第二特征信号；

步骤2.3，识别第二特征信号，包括：

根据同步序列的自相关特性，用本地同步序列和接收到的第二特征信号做相关，获得第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列的边界，所述本地同步序列和第一同步序列相同；

根据第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列的边界，获得第四基带数据；

根据第二特征信号的第一同步序列和第二同步序列，估计信道；

根据信道估计结果对第四基带数据进行均衡，获得均衡数据；

对所述均衡数据进行解码，获得解码数据；

若所述解码数据和所述原始固定数据相同，则判定成功接收到第一特征信号，继续执行步骤3；否则未接收到第一特征信号，重复执行步骤2.1。

8.根据权利要求7所述的一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3.1，当PLC模块接收到第一特征信号后，本地时钟计数器保存当前计数值C，然后复位计数器的计数值为0；本地时钟计数器以本地时钟为驱动，每隔一个时钟计数值加1；

步骤3.2，根据本地时钟计数器的当前计数值C，计算时钟校正模块的GPS接收单元和PLC模块的本地时钟之间的时钟偏差值，包括：

PLC模块的本地时钟的时钟频率为f MHz，在PLC模块的本地时钟和时钟校正模块的GPS接收单元没有偏差的情况下，间隔ΔT小时的计数值C_std表示为：

C_std＝3600×ΔT×f×10⁶＝3.6×ΔT×f×10⁹

在PLC模块的本地时钟和时钟校正模块的GPS接收单元有偏差的情况下，时钟偏差值Toffset表示为：

1ppm指百万分之一；

步骤3.3，若时钟偏差值的绝对值|Toffset|小于等于阈值Th，执行步骤4；若时钟偏差值的绝对值|Toffset|大于阈值Th，判定PLC模块的本地时钟损坏或不可用，替换PLC模块。

9.根据权利要求8所述的一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法，其特征在于，所述步骤4根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿采用频域补偿，包括：

根据时钟偏差值Toffset计算已接收的载波数据的频偏Foffset-rev，并根据频偏Foffset-rev对已接收的载波数据做频偏补偿：

Foffset-rev＝(Toffset/1000000)×fc

其中，fc代表待发射或已接收的载波数据的频点；

根据时钟偏差值Toffset计算待发射的载波数据的频偏Foffset-send，并根据频偏Foffset-send对待发射的载波数据做频偏补偿：

Foffset-send＝-(Toffset/1000000)×fc。

10.根据权利要求8所述的一种PLC模块的时钟偏差计算和补偿方法，其特征在于，所述步骤4根据所述时钟偏差值对待发射或已接收的载波数据进行时钟补偿采用时域补偿，包括：

根据时钟偏差值Toffset能够得到待发射或已接收的载波数据在时域上产生一个采样时刻误差，通过做重采样处理，能够补偿所述采样时刻误差；

已接收的载波数据做重采样处理的重采样比例Z表示为：Z＝C_std/C，待发射的载波数据做重采样处理的重采样比例Z表示为：Z＝C/C_std；

待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列

表示为：

其中，K表示待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列的采样点数量，与待发射或者已接收的载波数据的采样点数量一致；k表示待发射或者已接收的载波数据重采样后的序列的索引值，0≤k≤K-1；

q表示三次插值阶数，q＝0,1,2,3；

v(q)表示滤波器，

J代表滤波器最高阶数，4≤J≤30；j代表滤波器阶数，0≤j≤J；

b_q(j)表示抽头系数，取值固定，由拉格朗日公式获得；

x(m_k-j)表示待发射或者已接收的载波数据，m_k表示待发射或者已接收的载波数据的基点，m_k＝INT(Z×k)+1；

u_k表示y(k)采样点到待发射或者已接收的载波数据的基点m_k的小数间隔，

u_k＝(Z×k)-INT(Z×k)。

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