CN114430290A

CN114430290A - 一种基于bplc系统的残留采样时钟偏差补偿方法和装置

Info

Publication number: CN114430290A
Application number: CN202210039172.4A
Authority: CN
Inventors: 任江涛; 胡雅娜; 邓敬贤; 温小军; 胡剑锋; 张国松
Original assignee: Beijing Sigbean Information Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Sigbean Information Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2042-01-13
Also published as: CN114430290B

Abstract

本发明实施例公开了一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿方法和装置。本发明实施例根据前导符号获取残留采样时钟偏差；获取目标子载波，确定所述目标子载波所属的OFDM符号类型；根据所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差确定查询参数；根据所述查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值，其中，所述相位补偿表是预先设置的；根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿。通过上述方法，通过查询相位补偿表，可以快速准确地对子载波对应的残留采样时钟偏差的相位补偿值进行计算，进而通过所述相位补偿值对子载波对应的残留采样时钟偏差进行相位补偿。

Description

一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种基于BPLC系统的采样时钟偏差补偿方法和装置。

背景技术

随着科技的发展，智能电网抄表系统，能源互联网，智能家居，工业数据采集等越来越广泛的深入到人们的生产生活中，上述应用在使用过程中都需要进行数据传输，常用的数据传输的方式包括宽带电力线载波通信技术(Broadband Power Line Carrier，BPLC)，采用宽带电力线载波通信技术可以利用现有的电力线进行数据传输，无须重新布线，组网简单、成本较低廉，应用范围广，同时保障信息安全。

现有技术中，在BPLC通信网络内，中央协调(Central Coordinator，CCO)、代理协调器(Proxy Coordinator，PCO)、以及站点(Station，STA)需要保持时间同步。具体的，网络基准时间由CCO维护，信标帧用于CCO进行网络管理，并以信标时间戳的形式进行传输，其中，在中央信标中，即CCO发送的信标帧中的信标时间戳就是网络基准时间，在代理信标中，即PCO发送的信标帧中的信标时间戳是PCO估算出的网络基准时间，在发现信标中，即STA发送的信标帧中信标时间戳是STA估算出的网络基准时间。由于BPLC为基带通信系统，节点之间的晶振存在偏差，估算的定时存在偏差，因此会引起采样时钟偏差，如果传输帧的持续时间越长，累积的采样时钟偏差就会越大，从而影响帧控制符号(Frame Control，FC)与业务符号(Payload，PL)的解调性能，或者导致传输帧解调失败。虽然各个节点都会通过信标帧估计出与CCO或PCO间的采样时钟偏差，但是不能保证补偿后，各个节点与CCO或PCO间的残留采样时钟偏差是一致的，因此当任一节点需要由其他节点转发数据给CCO或PCO时，也可能出现传输帧解调失败的情况。尤其是BPLC通信网络存在中的一种Mesh网络结构，各节点之间是没有信标帧的信标戳来指示网络基准时间的，即不能提供初始的采样时钟偏差。因此，BPLC通信网络内的接收端的PCO与STA节点，需要实时地对各节点进行采样时钟偏差的估计与补偿。现有技术中，由于补偿的频域相位信息需要根据子载波k和残留采样时钟偏差σ共同决定，如果存储可能的子载波k和采样时钟偏差σ的各种组合情况的查找表，存储空间将非常之大，在实际应用中实现比较困难，若实时计算相位信息则需要计算三角函数cos和sin的值，通常是通过三角函数的泰勒级数展开，计算量非常大且较低次幂的级数展开容易造成精度误差，而且当子载波个数较多时，累积需要计算的子载波和残留采样时钟偏差的组合个数就更大，计算量巨大。

综上所述，如何快速准确地对子载波对应的残留采样时钟偏差进行相位补偿是目前需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于BPLC系统的采样时钟偏差补偿方法、装置和电子设备，可以快速准确地对子载波对应的残留采样时钟偏差进行相位补偿。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿方法，该方法包括：

根据前导符号获取残留采样时钟偏差；

获取目标子载波，确定所述目标子载波所属的OFDM符号类型；

根据所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差确定查询参数；

根据所述查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值，其中，所述相位补偿表是预先设置的；

根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿。

可选的，所述根据前导符号获取残留采样时钟偏差，具体包括：

获取前导符号的有效OFDM符号中第一数量个OFDM符号；

根据所述第一数量个OFDM符号确定所述残留采样时钟偏差。

可选的，所述根据所述第一数量个OFDM符号确定所述残留采样时钟偏差，具体包括：

确定所述所述第一数量个OFDM符号中的第二数量个有效子载波；

根据所述第二数量个有效子载波获取多个候选残留采样时钟偏差；

根据所述多个候选残留采样时钟偏差确定所述残留采样时钟偏差。

可选的，所述根据所述多个候选残留采样时钟偏差确定所述残留采样时钟偏差，具体包括：

将所述多个候选残留采样时钟偏差的均值确定为所述残留采样时钟偏差。

可选的，所述OFDM符号类型包括第一OFDM符号类型、第二OFDM符号类型和第三OFDM类型，其中，所述第一OFDM符号类型包括的OFDM符号为FC的前一个OFDM符号，所述第二OFDM符号类型包括的OFDM符号为所述FC的全部OFDM符号以及PL的前两个OFDM符号，所述第三OFDM类型包括的OFDM符号为所述PL第3个OFDM符号以及后续所有OFDM符号。

可选的，所述根据所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差确定查询参数，具体包括：

确定所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差的乘积；

将所述乘积按照设定算法进行拆分，确定出整数部分的倍数和小数部分；

将所述整数部分的倍数确定为第一查询参数，将所述小数部分确定为第二查询参数，其中，所述第一查询参数和所述第二查询参数组成所述查询参数。

可选的，所述根据所述查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值，具体包括：

根据所述第一查询参数和所述第二查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值；

其中，所述第一OFDM符号类型对应第一相位补偿表，所述第二OFDM符号类型对应第二相位补偿表，所述第三OFDM符号类型对应第三相位补偿表。

可选的，所述根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿，具体包括：

确定所述相位补偿值对应的OFDM符号类型；

根据所述对应的OFDM符号类型所对应的补偿公式对所述目标子载波进行相位补偿。

可选的，所述相位补偿表为设定长度，其中，所述设定长度为128，但不限于128。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿装置，该装置包括：

获取单元，用于根据前导符号获取残留采样时钟偏差；

所述获取单元还用于，获取目标子载波，确定所述目标子载波所属的OFDM符号类型；

确定单元，用于根据所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差确定查询参数；

所述确定单元还用于，根据所述查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值，其中，所述相位补偿表是预先设置的；

补偿单元，用于根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿。

可选的，所述获取单元具体用于：

获取前导符号的有效OFDM符号中第一数量个OFDM符号；

根据所述第一数量个OFDM符号确定所述残留采样时钟偏差。

可选的，所述获取单元具体用于：

所述确定单元具体用于：

确定所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差的乘积；

可选的，所述确定单元具体用于：

可选的，所述补偿单元具体用于：

确定所述相位补偿值对应的OFDM符号类型；

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被处理器执行以实现如第一方面或第一方面任一种可能中任一项所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行以实现如第一方面或第一方面任一种可能中任一项所述的方法。

本发明实施例通过根据前导符号获取残留采样时钟偏差；获取目标子载波，确定所述目标子载波所属的OFDM符号类型；根据所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差确定查询参数；根据所述查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值，其中，所述相位补偿表是预先设置的；根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿。通过上述方法，通过查询相位补偿表，可以快速准确地对子载波对应的残留采样时钟偏差的相位补偿值进行计算，进而通过所述相位补偿值对子载波对应的残留采样时钟偏差进行相位补偿。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是现有技术中一种BPLC通信网络示意图；

图2是现有技术中一种帧格式示意图；

图3本发明实施例中一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿方法流程图；

图4是本发明实施例中一种前导符号的结构示意图；

图5是本发明实施例中一种获取残留采样时钟偏差流程图；

图6是本发明实施例中另一种前导符号的结构示意图；

图7是本发明实施例中另一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿方法流程图；

图8是本发明实施例中一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿装置示意图；

图9是本发明实施例的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明公开进行描述，但是本发明公开并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明公开。为了避免混淆本发明公开的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明公开的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

现有技术中，常用的数据传输的方式包括宽带电力线载波通信技术(BroadbandPower Line Carrier，BPLC)，采用宽带电力线载波通信技术可以利用现有的电力线进行数据传输，无须重新布线，组网简单、成本较低廉，应用范围广，同时保障信息安全；与传统的窄带电力线通信技术相比，BPLC的频点限定在2MHz～30MHz之间，物理层基于正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)，通信速率通常在1Mbps以上，平均通信速率在10Mbps左右，在实时性、动态自组网上有明显优势，体现在智能电网抄表业务上，主要是抄通率可达到100％，能够实现实时费控、远程实时充值，台区线损分析等；基于广泛验证的传输控制协议/网际协议(Transmission Control Protocol/InternetProtocol，TCP/IP)网络技术，具有完善的链路层和网络层数据保护与验证；除了应用层的数据加密，宽带载波在链路层支持数据加密标注(Data Encryption Standard，DES)、三重数据加密算法(Triple DES，3DES)、高级加密标准(Advanced Encryption Standard，AES)等高强度加密算法，数据通信安全性高；由于具备以上优点，BPLC被广泛的应用于智能电网抄表系统，能源互联网，智能家居，工业数据采集等。

在BPLC通信网络内，包括中央协调(Central Coordinator，CCO)、代理协调器(Proxy Coordinator，PCO)、以及站点(Station，STA)，如图1所示，包括1个CCO、3个PCO和9个STA，具体的，3个PCO包括PCO1、PCO2和PCO3，9个STA包括STA1、STA2、STA3、STA4、STA5、STA6、STA7、STA8和STA9，其中，所述CCO和所述PCO负责完成组网控制以及网络维护管理等功能，所述STA负责终端数据采集传输，所述CCO，所述PCO以及所述STA的收发采用相同的帧格式，由三部分组成，包括前导信号Preamble，帧控制信号Frame Control和载荷信号Payload，如图2所示，所述CCO、PCO和STA需要保持时间同步。具体的，网络基准时间由CCO维护，信标帧用于CCO进行网络管理，并以信标时间戳的形式进行传输，其中，在中央信标中，即CCO发送的信标帧中的信标时间戳就是网络基准时间，在代理信标中，即PCO发送的信标帧中的信标时间戳是PCO估算出的网络基准时间，在发现信标中，即STA发送的信标帧中信标时间戳是STA估算出的网络基准时间。由于BPLC为基带通信系统，节点之间的晶振存在偏差，估算的定时存在偏差，因此会引起采样时钟偏差，如果传输帧的持续时间越长，累积的采样时钟偏差就会越大，从而影响帧控制符号(Frame Control，FC)与业务符号(Payload，PL)的解调性能，或者导致传输帧解调失败。虽然各个节点都会通过信标帧估计出与CCO或PCO间的采样时钟偏差，但是不能保证补偿后，各个节点与CCO或PCO间的残留采样时钟偏差是一致的，因此当任一节点需要由其他节点转发数据给CCO或PCO时，也可能出现传输帧解调失败的情况。尤其是BPLC通信网络中存在的一种Mesh网络结构，各节点之间是没有信标帧的信标戳来指示网络基准时间的，即不能提供初始的采样时钟偏差。因此，BPLC通信网络内的接收端的PCO与STA节点，必须进行采样时钟偏差的估计与补偿。现有技术中，由于补偿的频域相位信息需要根据子载波k和残留采样时钟偏差σ共同决定，如果存储可能的子载波k和采样时钟偏差σ的各种组合情况的查找表，存储空间将非常之大，在实际应用中实现比较困难，若实时计算相位信息则需要计算三角函数cos和sin的值，通常是通过三角函数的泰勒级数展开，例如，

由上述公式可以得知，若以3阶级数展开为例，cos需要计算到4次幂，sin要计算到5次幂；若以4阶级数展开为例，cos需要计算到6次幂，sin要计算到7次幂；计算量非常大且较低次幂的级数展开容易造成精度误差，而且当子载波个数较多时，累积需要计算的子载波和残留采样时钟偏差的组合个数就更大，计算量巨大。

综上所述，实时计算待补偿的相位信息，其精度、计算复杂度以及实时性很难达到平衡，因此，如何快速准确地对子载波对应的残留采样时钟偏差进行相位补偿是目前需要解决的问题。

本发明实施例中，为了解决上述问题，提出了一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿方法，具体如图3所示，图3是本发明实施例的一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿方法电路示意图。具体包括：

步骤S300、根据前导符号获取残留采样时钟偏差。

具体的，所述根据前导符号获取残留采样时钟偏差，具体包括：获取前导符号的有效OFDM符号中第一数量个OFDM符号；根据所述第一数量个OFDM符号确定所述残留采样时钟偏差。

本发明实施例中，所述前导符号的结构如图4所示，所述前导符号(Preamble)包括10.5个重复的SYNCP符号与2.5个SYNCM构成，其中，前0.5个SYNCP是一个SYNCP的后半部分经过滚降加窗处理的结果，中间10个SYNCP是OFDM数据，每个OFDM数据的时间长按照40.96us，所述SYNCM通过对是SYNCP符号位取反获得，最后的0.5个SYNCM由SYNCM的前半部分滚降加窗后的数据构成，所述前导符号主要用于帧检测、定时、采样时钟偏差估计以及信道估计等。

本发明实施例中，所述根据所述第一数量个OFDM符号确定所述残留采样时钟偏差，具体流程如图5所示，包括如下步骤：

步骤S500、确定所述所述第一数量个OFDM符号中的第二数量个有效子载波。

举例说明，假设所述Preamble中有效OFDM符号为M个，所述第二数量为所述有效OFDM符号的有效带宽中的全部有效子载波，将所述有效OFDM符号中有效子载波总个数记为Carr_N，起始子载波号为k_st。

步骤S501、根据所述第二数量个有效子载波获取多个候选残留采样时钟偏差。

具体的，在所述M个有效OFDM符号中，相邻OFDM符号的Carrier_N个有效子载波进行两两共轭相乘，对共轭相乘的结果求角度，并计算角度对应的残留采样时钟偏差。

步骤S502、根据所述多个候选残留采样时钟偏差确定所述残留采样时钟偏差。

具体的，将所述多个候选残留采样时钟偏差的均值确定为所述残留采样时钟偏差。

举例说明，对所述Carr_N个子载波以及M个OFDM获得的σ进行平均处理，获得残留采样时钟偏差σ的估计结果σ′，具体的计算方式如下：

其中，所述σ′的精度为1ppm，即1e-6；arg(·)表示反正切函数；Rx(k,m)为第m个有效OFDM符号的频域子载波k上对应的数据。

在一种可能的实现方式中，有效子载波进行两两共轭相乘，对共轭相乘的结果求角度，并计算角度对应的残留采样时钟偏差的获取方式如下：

假设存在残留采样时钟偏差的情况下，OFDM符号对应的时域接收信号以逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)的形式表示为：

其中，σ表示残留采样时钟偏差，N表示IFFT的点数，Rx(k)表示在没有残留采样时钟偏差的情况下，即在σ＝0时，对rx(n)进行快速傅里叶变换(Fast FourierTransformation，FFT)变换结果。

对于时间偏移长度mN点后的接收信号，与当前点n的接收信号的对应关系，以IFFT的表现形式为：

其中，n＝0，1，2，...，N-1，m＝0，1，2，...，Rx(k)和Rx(k,m)分别表示时域上距离m*N个采样点，在存在残留采样时钟偏差下，频域子载波k对应的数据。

由于前导符号Preamble的重复性，在没有残留采样时钟偏差的情况下，Rx(k)与Rx(m,k)是近似相等的，则上述公式(3)可以转化为：

通过比较上述公式(2)与公式(4)可以得知，每个子载波都会受到残留采样时钟偏差σ的影响。

令

则rx(n+mN)经过FFT变换后表示为：

Rx′(k,m)＝Rx′(k)exp(-j2πkmσ) (5)

根据公式(5)可知，通过对两个OFDM符号上对应子载波频域共轭相乘结果取角度的方式可以估计出残留采样时钟偏差σ，则

其中，arg(·)表示反正切函数，取值范围为(-π,+π)；m表示Preamble中两个OFDM符号之间相隔的OFDM个数，例如两个相邻的OFDM，则m取值为1。

步骤S301、获取目标子载波，确定所述目标子载波所属的OFDM符号类型。

具体的，所述OFDM符号类型包括第一OFDM符号类型、第二OFDM符号类型和第三OFDM类型，其中，所述第一OFDM符号类型包括的OFDM符号为FC的前一个OFDM符号，所述第二OFDM符号类型包括的OFDM符号为所述FC的全部OFDM符号以及PL的前两个OFDM符号，所述第三OFDM类型包括的OFDM符号为所述PL第3个OFDM符号以及后续所有OFDM符号。

举例说明，所述FC的前一个OFDM符号，即前导符号中最后一个OFDM符号，循环前缀的长度为Ncp0，物理层协议中默认为0，记为第一OFDM符号类型；根据物理层信道定义，FC的所有OFDM符号以及PL的前两个OFDM符号的循环前缀的长度为Ncp1，记为第二OFDM符号类型，总OFDM符号的个数记为N1；PL第3个OFDM符号以及后续所有OFDM符号的循环前缀的长度为Ncp2，记为第三OFDM符号类型，总OFDM符号的个数记为N2。

上述三种OFDM符号类型对应的循环前缀的长度是不同的，在进行相位补偿时，查询的相位补偿表也是不同的。

在一种可能的实现方式中，获取目标子载波k，假设所述目标子载波k＝80～490，共411个子载波。

步骤S302、根据所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差确定查询参数。

具体的，确定所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差的乘积；将所述乘积按照设定算法进行拆分，确定出整数部分的倍数和小数部分；将所述整数部分的倍数确定为第一查询参数，将所述小数部分确定为第二查询参数，其中，所述第一查询参数和所述第二查询参数组成所述查询参数。

在一种可能的实现方式中，假设所述残留采样时钟偏差σ＝5ppm，k*σ＝5ppm*(80～490)＝[400，405，410，....，2450]ppm，设mul_kσ＝k*σ*1e6，则mul_kσ＝k*σ*1e6＝[400,405,410,....,2450]；假设所述相位补偿表为设定长度为128，将所述[400,405,410,....,2450]中的任意数按照设定算法进行拆分，确定出整数部分的倍数和小数部分，例如，400＝3*128+16，整数部分的倍数intN_k为3，小数部分为16；405＝3*128+21，整数部分的倍数intN_k为3，小数部分为16；500＝3*128+1161，整数部分的倍数intN_k为3，小数部分fra_k为116；520＝4*128+81，整数部分的倍数intN_k为4，小数部分fra_k为8；求得的所有小数部分都小于128，整数部分等于128，整数部分的倍数是任意整数，可以在相位补偿表中查找到对应的相位补偿值。

本发明实施例中，相位补偿表为设定长度为128仅仅是一种示例性表示，具体的取值可以根据实际情况确定，此处不对相位补偿表的长度进行限定。

步骤S303、根据所述查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值，其中，所述相位补偿表是预先设置的。

具体的，根据所述第一查询参数和所述第二查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值；其中，所述第一OFDM符号类型对应第一相位补偿表，所述第二OFDM符号类型对应第二相位补偿表所述，第三OFDM符号类型对应第三相位补偿表。

在一种可能的实现方式中，假设需要确定第一个目标子载波80对应的相位补偿值，表示为Phase(1)，具体的，第一个目标子载波k＝80与残留采样时钟偏差σ＝5ppm的乘积k*σ＝400ppm，则：

Phase(1)＝exp(-j2π*(400ppm)*λ)

＝exp(-j2π*(400)*λ*1e-6)

＝exp(-j2π*(128*3+16)*λ*1e-6)

其中，λ记为不同OFDM符号类型对应的(N+Ncp)/N的值。

根据步骤S302中查询参数的计算规律，可以得知：

Phase(1)＝exp(-j2π*(128*3+16)*λ*1e-6)

＝exp(-j2π*(128)*λ*1e-6)^3*exp(-j2π*(16)*λ*1e-6)

其中，上述exp(-j2π*(128)*λ*1e-6)和exp(-j2π*(16)*λ*1e-6)都可以从相位补偿表中查找得到，具体的，查询相位补偿表中的第128位和第16位的数据，每个相位补偿表中保存了128个数据，每个数据可以表示为LUT，LUT＝exp(-j2π*(index)*λ*1e-6)，index＝1～128，1e-6表示一百万分之一，所述1e-6对应1ppm。

在一种可能的实现方式中，假设需要确定第二个目标子载波81对应的相位补偿值，表示为Phase(2)，具体的，第二个目标子载波k＝81与残留采样时钟偏差σ＝5ppm的乘积k*σ＝405ppm，则：

Phase(2)＝exp(-j2π*(405ppm)*λ)

＝exp(-j2π*(405)*λ*1e-6)

＝exp(-j2π*(128*3+21)*λ*1e-6)

根据步骤S302中查询参数的计算规律，可以得知：

Phase(2)＝exp(-j2π*(128*3+21)*λ*1e-6)

＝exp(-j2π*(128)*λ*1e-6)^3*exp(-j2π*(21)*λ*1e-6)

其中，上述exp(-j2π*(128)*λ*1e-6)和exp(-j2π*(21)*λ*1e-6)都可以从相位补偿表中查找得到，具体的，查询相位补偿表中的第128位和第21位的数据。

由此可知，mul_kσ的值根据128分解成整数部分的倍数(即第一查询参数)和小数部分(即第二查询参数)，mul_kσ＝intN_k*128+fra_k，每个mul_kσ值对应着一个整数部分的倍数intN_k和小数部分fra_k值，相位信息值＝exp(-j2π*(128)*λ*1e-6)^intN_k*exp(-j2π*(fra_k)*λ*1e-6)，总共411个，根据所述第一查询参数和所述第二查询参数可查表得到相位信息值。特殊地，当小数部分fra_k值为0时，设置其对应的相位信息值为1。

步骤S304、根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿。

具体的，所述根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿，具体包括：确定所述相位补偿值对应的OFDM符号类型；根据所述对应的OFDM符号类型所对应的补偿公式对所述目标子载波进行相位补偿。

在一种可能的实现方式中，假设所述OFDM符号类型为第一OFDM符号类型，确定经过相位补偿后的信道响应为H(q，k)，具体的：

其中，所述q为FC的前一个OFDM符号，即前导符号中的最后一个OFDM符号，所述p为前导符号中q之前的获取信道响应的OFDM符号，具体如图6所示，N0为p和q之间距离的OFDM符号个数。

假设所述OFDM符号类型为第二OFDM符号类型，确定经过相位补偿后的信道响应为H(q+n1，k)，具体的：

其中，第二OFDM符号类型的最后一个符号经过相位补偿后的信道响应等于H(q+N1,k)，记为H(q1,k)。

在一种可能的实现方式中，假设所述OFDM符号类型为第三OFDM符号类型，确定经过相位补偿后的信道响应为H(q1+n2，k)，具体的：

在一种可能的实现方式中，在步骤S304之后，还包括步骤S305，具体如图7所示，具体如下：

步骤S305、对所述目标子载波进行符号均衡，获取所述目标子载波的星座调制符号。

具体的，所述符号均衡的过程为对第二OFDM符号类型和第三OFDM符号类型上各子载波位置上接收的OFDM符号与其对应位置上的信道响应共轭相乘，获得各子载波上的星座调制符号。

在一种可能的实现方式中，在没有残留采样时钟偏差及干扰影响的情况下，认为各个OFDM符号对应的信道是缓慢变化且近似相等的，对于BPLC系统，均衡过程只采用Preamble阶段估计出的信道，但在有采样时钟偏差存在的情况下，采样时钟偏差会影响频域上的每个子载波，导致均衡输出的星座图发生相位旋转。因此，需要对每个OFDM的频域信道响应进行残留采样时钟偏差的相位补偿处理。

下面从另一个角度对相位补偿进行分析，假设信道响应是在前导符号的第p个OFDM上估计获得的，而FC的前1个OFDM(即前导符号的最后1个OFDM符号)位于前导符号的第q个OFDM符号位置，从前导符号的第p+1个OFDM符号到第q个OFDM符号，记为初始部分OFDM符号，循环前缀的长度为Ncp0，总OFDM符号个数记为N0。

根据公式(5)，第q个OFDM符号经相位补偿后的信道估计可以表示为：

其中，H(p，k)表示根据接收帧的Preamble第p个OFDM估计出的信道响应，k表示有效带宽内子载波的索引号，取值由有效带宽决定，对于Band0(带宽模式0)，取值为80～490，对于Band1(带宽模式1)，取值100～230等；H(q，k)表示接收帧的第q个OFDM符号处的信道的补偿结果。在实际接收过程中，可以设定从p到q距离的OFDM个数，即为已知值，则公式(7)可表示为：

即：H(q,k)＝H(p,k)exp(-j2πkσ)^N0

根据物理层信道定义，FC的所有OFDM符号以及PL的前两个OFDM符号的，记为第一部分OFDM符号，循环前缀的长度为Ncp1，总OFDM符号个数记为N1；PL第3个OFDM符号以及后续所有OFDM符号，记为第二部分OFDM符号，循环前缀的长度为Ncp2，总OFDM符号个数记为N2。

根据公式5可知，第一部分OFDM符号的信道响应，可以表示为：

第一部分OFDM符号最后一个OFDM符号即PL的第二个OFDM符号的信道响应记为：

根据公式5可知，第二部分OFDM符号的信道响应，可以表示为：

其中，k为子载波号，σ为采样时钟偏差，精度为1ppm，则σ*1e6也是整数，kσ*1e6同样为整数。设mul_kσ＝kσ*1e6，则mul_kσ为整数。

根据公式(8)，在带宽范围内计算出相位补偿表；

根据公式(9)和(10)，计算出补偿的两组相位补偿表：

由指数幂的乘法规律exp(a+b)＝exp(a)*exp(b)，以及mul_kσ为整数，则其可以分解为：mul_kσ＝intN_k*N_lut+fra_k，其中，N_lut为整数，表示存储相位表的长度，intN_k为整数，表示N_lut的倍数，fra_k为小于N_lut的整数。

第一部分OFDM符号的信道的补偿相位CompTbl1(k)可以表示为：

由上述表达式可知，只要存储一个长度为N_lut的存储相位表，即可通过计算查表得到精度更高的相位信息。

第一部分OFDM符号的信道对应的第二相位补偿表，具体如下：

由上述表达式可知，该相位补偿表是个确定的数值，可以提前计算好，而且可以保留最大的精度。

第一部分OFDM符号的信道补偿相位CompTbl1(k)可以表示为如下形式：

CompTbl1(mul_kσ)＝Dump_TBL1(N_lut)^intN_k*Dump_TBL1(fra_k) (14-1)

同理可得，第二部分OFDM符号的信道对应的第三相位补偿表，具体如下：

第二部分OFDM符号的信道补偿相位

CompTbl2(mul_kσ)可以表示为如下形式：

CompTbl2(mul_kσ)＝Dump_TBL2(N_lut)^intN_k*Dump_TBL2(fra_k) (15-1)

同理可得，初始部分OFDM符号的信道对应的第一相位补偿表，具体如下：

初始部分OFDM符号的信道补偿相位CompTbl0(mul_kσ)可以表示为如下形式：

CompTbl0(mul_kσ)＝Dump_TBL0(N_lut)^intN_k*Dump_TBL0(fra_k) (16-1)

图8是本发明实施例的一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿装置示意图。如图8所示，本实施例的装置包括获取单元801、确定单元802和补偿单元803。

其中，获取单元801，用于根据前导符号获取残留采样时钟偏差；所述获取单元801还用于，获取目标子载波，确定所述目标子载波所属的OFDM符号类型；确定单元802，用于根据所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差确定查询参数；所述确定单元802还用于，根据所述查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值，其中，所述相位补偿表是预先设置的；补偿单元803，用于根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿。

可选的，所述获取单元具体用于：

获取前导符号的有效OFDM符号中第一数量个OFDM符号；

根据所述第一数量个OFDM符号确定所述残留采样时钟偏差。

可选的，所述获取单元具体用于：

所述确定单元具体用于：

确定所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差的乘积；

可选的，所述确定单元具体用于：

可选的，所述补偿单元具体用于：

确定所述相位补偿值对应的OFDM符号类型；

可选的，所述相位补偿表为设定长度，其中，所述设定长度为128。

图9是本发明实施例的电子设备的示意图。图9所示的电子设备为通用信号检测装置，其包括通用的计算机硬件结构，其至少包括处理器901和存储器902。处理器901和存储器902通过总线903连接。存储器1002适于存储处理器1001可执行的指令或程序。处理器901可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器901通过执行存储器902所存储的指令，从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其它装置的控制。总线903将上述多个组件连接在一起，同时将上述组件连接到显示控制器904和显示装置以及输入/输出(I/O)装置905。输入/输出(I/O)装置905可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地，输入/输出装置905通过输入/输出(I/O)控制器906与系统相连。

如本领域技术人员将意识到的，本发明实施例的各个方面可以被实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明实施例的各个方面可以采取如下形式：完全硬件实施方式、完全软件实施方式(包括固件、常驻软件、微代码等)或者在本文中通常可以都称为“电路”、“模块”或“系统”的将软件方面与硬件方面相结合的实施方式。此外，本发明实施例的各个方面可以采取如下形式：在一个或多个计算机可读介质中实现的计算机程序产品，计算机可读介质具有在其上实现的计算机可读程序代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是如(但不限于)电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、设备或装置，或者前述的任意适当的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷尽列举)将包括以下各项：具有一根或多根电线的电气连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、磁存储装置或前述的任意适当的组合。在本发明实施例的上下文中，计算机可读存储介质可以为能够包含或存储由指令执行系统、设备或装置使用的程序或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序的任意有形介质。

计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号，所述传播的数据信号具有在其中如在基带中或作为载波的一部分实现的计算机可读程序代码。这样的传播的信号可以采用多种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁的、光学的或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是以下任意计算机可读介质：不是计算机可读存储介质，并且可以对由指令执行系统、设备或装置使用的或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序进行通信、传播或传输。

可以使用包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等或前述的任意适当组合的任意合适的介质来传送实现在计算机可读介质上的程序代码。

用于执行针对本发明实施例各方面的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合来编写，所述编程语言包括：面向对象的编程语言如Java、Smalltalk、C++等；以及常规过程编程语言如“C”编程语言或类似的编程语言。程序代码可以作为独立软件包完全地在用户计算机上、部分地在用户计算机上执行；部分地在用户计算机上且部分地在远程计算机上执行；或者完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，可以将远程计算机通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任意类型的网络连接至用户计算机，或者可以与外部计算机进行连接(例如通过使用因特网服务供应商的因特网)。

上述根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图图例和/或框图描述了本发明实施例的各个方面。将要理解的是，流程图图例和/或框图的每个块以及流程图图例和/或框图中的块的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供至通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器，以产生机器，使得(经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的)指令创建用于实现流程图和/或框图块或块中指定的功能/动作的装置。

还可以将这些计算机程序指令存储在可以指导计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置以特定方式运行的计算机可读介质中，使得在计算机可读介质中存储的指令产生包括实现在流程图和/或框图块或块中指定的功能/动作的指令的制品。

计算机程序指令还可以被加载至计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以使在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列可操作步骤来产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图和/或框图块或块中指定的功能/动作的过程。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿方法，其特征在于，该方法包括：

根据前导符号获取残留采样时钟偏差；

获取目标子载波，确定所述目标子载波所属的OFDM符号类型；

根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据前导符号获取残留采样时钟偏差，具体包括：

获取前导符号的有效OFDM符号中第一数量个OFDM符号；

根据所述第一数量个OFDM符号确定所述残留采样时钟偏差。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一数量个OFDM符号确定所述残留采样时钟偏差，具体包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个候选残留采样时钟偏差确定所述残留采样时钟偏差，具体包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述OFDM符号类型包括第一OFDM符号类型、第二OFDM符号类型和第三OFDM类型，其中，所述第一OFDM符号类型包括的OFDM符号为FC的前一个OFDM符号，所述第二OFDM符号类型包括的OFDM符号为所述FC的全部OFDM符号以及PL的前两个OFDM符号，所述第三OFDM类型包括的OFDM符号为所述PL第3个OFDM符号以及后续所有OFDM符号。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差确定查询参数，具体包括：

确定所述目标子载波与所述残留采样时钟偏差的乘积；

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述查询参数查找所述OFDM符号类型对应的相位补偿表，确定所述查询参数对应的相位补偿值，具体包括：

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位补偿值对所述目标子载波进行相位补偿，具体包括：

确定所述相位补偿值对应的OFDM符号类型；

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相位补偿表为设定长度，其中，所述设定长度为128。

10.一种基于BPLC系统的残留采样时钟偏差补偿装置，其特征在于，该装置包括：

获取单元，用于根据前导符号获取残留采样时钟偏差；

11.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被处理器执行以实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行以实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。