电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法及装置与流程

1.本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法及装置。


背景技术：

2.电力线通信(plc，power line communication)是指利用电力传输线路传输数据信号的一种通信方式，具有无需布网、成本低廉、分布广泛、时时在线和移动方便等优势，已逐渐成为智能电网管理、工业制造物联、智慧城市建设和智能楼宇运行等底层通信方式的首选。国外20世纪20年代初开始研究，上世纪五十年代末之后逐步开始应用；国内起步较晚，1999年开始研究、试验和逐步应用。
3.电力线通信信道条件恶劣，不但有有色背景噪声、窄带噪声和突发噪声，而且有工频同步脉冲噪声和工频异步脉冲噪声等干扰，还有信号反射产生的多径干扰所造成的频率选择性衰落，同时信道还具有时变性。为了能够在电力线恶劣的信道条件下可靠通信，研究者们采取了众多的技术手段。早期产品普遍采用直接序列扩频(dsss，direct sequence spread spectrum)、频移键控(fsk，frequency shift keying)调制、差分相移键控(dpsk，differential phase shift keying)调制和扩频频移键控(s
‑
fsk，spread frequency shift keying)调制等单载波通信技术。
4.我国对低压电器的电磁兼容性(emc，electro magnetic compatibility)控制不严格，低压电力网上的电磁污染要比发达国家严重得多，许多欧美国家成熟的电力线产品在我国的使用效果不理想，有的甚至不能使用，因此抗干扰显得尤为重要。而跳频技术具有很强的抗干扰能力，并且在军事通信领域得到了广泛应用。已有文献的跳频方法同步速度慢或有同步点限制，无法满足电力线通信点对多点高速突发通信需求。因此，如何对跳频进行同步是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法及装置，实现如下：
6.第一方面，本发明实施例提供了一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法，包括：
7.发射端将自动增益控制序列及跳同步序列进行拼接，所述自动增益控制序列在前，所述跳同步序列在后；
8.将拼接后的自动增益控制序列及跳同步序列进行二进制相移键控bpsk调制；
9.在调制后的自动增益控制序列之前插入换频保护时间组成同步跳信号，所述换频保护时间大于变频器件的最大频率切换稳定时间；
10.在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端。
11.可选的，在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端之前，所述方法还包括：
12.对所述同步跳信号进行过采样和成形滤波。
13.可选的，在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端包括：
14.在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序将所述同步跳信号进行数字上变频变换到所需发射频率；
15.对变频后的同步跳信号进行数/模转换，转换为模拟信号；
16.对所述模拟信号进行功率放大，并耦合到电力线进行传输至所述接收端。
17.可选的，所述方法还包括：
18.对接收到的媒质接入控制mac层二进制载荷数据流进行加扰；
19.对加扰后的二进制载荷数据进行双二进制turbo卷积码编码处理；
20.对双二进制turbo卷积码编码输出的二进制数据流进行信道交织；
21.对信令信息进行多进制扩频编码；
22.将信道交织器输出的二进制数据流调制为mpsk或mqam符号；
23.将调制数据符号按照预先定义的数据跳频率组数目分为若干个数据段，每个数据段分配到一个数据跳；
24.在数据段前依次插入一定时间长度的换频保护时间、一个导频段和一个信令段，在数据段后插入一个导频段，共同组成数据跳；导频段由加入循环前缀(cp)的复数序列组成，cp长度大于电力线信道最大多径时延；信令段由信令信息经阿达玛编码和bpsk调制生成的调制符号组成；
25.对数据跳信号进行过采样和成形滤波；
26.按照预先定义的数据跳跳频频率和跳频图案依次将数据跳信号进行数字上变频变换到所需发射频率；
27.对变频后的数据跳信号进行数/模转换，转换为模拟信号；
28.对所述模拟信号经功率放大器放大后耦合到电力线，以传输至接收端。
29.第二方面，本发明实施例还提供一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法，包括：
30.接收端基于若干路数字下变频支路接收发射端传输的跳同步接收信号，并将若干个跳同步频率接收信号变换到基带；
31.通过累积自动增益控制序列接收能量对跳同步接收信号进行增益控制；
32.对每一路跳同步接收信号进行匹配滤波；
33.对每一路跳同步接收信号在四倍过采样频率上与本地跳同步训练序列进行滑动互相关运算，并输出互相关信号幅度；
34.对输出的每一路互相关信号幅度分别与预先设定的门限值进行比较；
35.当某一路互相关信号幅度大于门限值时，表示对应频率接收到跳同步信号，记录频率序号和最大相关峰位置；如果多个频率均接收到跳同步信号，分别记录频率序号和最大相关峰位置；
36.根据记录的各个频率序号和最大相关峰位置进行综合计算和相互验证，得到数据
跳开始时间、频率切换时间和帧定时、位定时位置；
37.根据得到的开始时间和频率切换时间控制数据跳下变频模块按照跳频图案切换相应频率，即完成突发跳同步。
38.可选的，所述方法还包括：
39.将数据跳各跳频频率上接收的射频信号变频到基带；
40.对数字下变频后的数据跳接收信号进行匹配滤波，得到数据跳基带信号；
41.根据数据跳基带信号得到的帧定时、位定时位置提取每一跳数据跳中的两个导频段；
42.将提取的两个导频段分别与本地导频序列进行滑动相关，估计得到电力线信道的时域冲激响应，对时域冲激响应进行算术平均得到信道冲激响应，对信道冲激响应进行fft变换得到电力线信道的频域响应；
43.将所述数据跳基带信号分段进行fft变换，得到频域数据信号；
44.对频域数据信号进行频域均衡得到均衡后频域信号，使用迫零均衡算法或最小均方误差(mmse)均衡算法，对均衡后频域信号进行ifft变换，得到时域信号；
45.从各数据跳的时域信号中分别提取信令信号和载荷数据信号；
46.对各数据跳的信令信号进行解调、合并；
47.对合并后的信令符号进行多进制扩频解码，译码出信令信息；
48.对各数据跳的载荷数据信号进行解调，输出载荷数据的比特软值，解调方式由解码得到的所述信令信息控制；
49.对载荷数据的比特软值进行信道解交织，得到载荷数据的后验概率对数似然比；
50.将后验概率对数似然比送入turbo卷积码译码器进行译码，输出载荷数据；译码器码率参数由解码得到的信令信息控制；
51.对加扰的载荷数据同步进行逆运算，还原载荷数据并输出至mac层进行处理。
52.第三方面，本发明实施例提供了一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步装置，其特征在于，包括：
53.序列拼接模块，用于将自动增益控制序列及跳同步序列进行拼接，所述自动增益控制序列在前，所述跳同步序列在后；
54.bpsk调制模块，用于将所述序列拼接模块拼接后的自动增益控制序列及跳同步序列进行二进制相移键控bpsk调制；
55.插入换频保护模块，用于在所述bpsk调制模块调制后的自动增益控制序列之前插入换频保护时间组成同步跳信号，所述换频保护时间大于变频器件的最大频率切换稳定时间；
56.跳频控制模块，用于在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端。
57.可选的，所述装置还包括：
58.过采样和成形滤波模块，用于在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端之前，对所述同步跳信号进行过采样和成形滤波。
59.可选的，所述发送单元包括：
60.数字上变频模块，用于在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序将所述同步跳信号进行数字上变频变换到所需发射频率；
61.d/a变换模块，用于对变频后的同步跳信号进行数/模转换，转换为模拟信号；
62.功率放大器模块，用于对所述模拟信号进行功率放大，并耦合到电力线进行传输至所述接收端。
63.可选的，所述装置还包括：
64.加扰模块，用于对接收到的媒质接入控制mac层二进制载荷数据流进行加扰；
65.turbo编码模块，用于对加扰后的二进制载荷数据进行双二进制turbo卷积码编码处理；
66.信道交织模块，用于对双二进制turbo卷积码编码输出的二进制数据流进行信道交织；
67.编码模块，用于对信令信息进行多进制扩频编码；
68.星座调制模块，用于将信道交织器输出的二进制数据流调制为mpsk或mqam符号；
69.复用模块，用于在数据段前依次插入一定时间长度的换频保护时间、一个导频段和一个信令段，在数据段后插入一个导频段，共同组成数据跳；导频段由加入循环前缀(cp)的复数序列组成，cp长度大于电力线信道最大多径时延；信令段由信令信息经阿达玛编码和bpsk调制生成的调制符号组成；
70.过采样和成形滤波模块，还用于对数据跳信号进行过采样和成形滤波；
71.数字上变频模块，还用于按照预先定义的数据跳跳频频率和跳频图案依次将数据跳信号进行数字上变频变换到所需发射频率；
72.d/a变换模块，还用于对变频后的数据跳信号进行数/模转换，转换为模拟信号；
73.功率放大器模块，用于对所述模拟信号经功率放大器放大后耦合到电力线，以传输至接收端。
74.第四方面，本发明实施例提供了一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步装置，其特征在于，包括：
75.下变频器组，用于基于若干路数字下变频支路接收发射端传输的跳同步接收信号，并将若干个跳同步频率接收信号变换到基带；
76.agc控制模块，用于通过累积自动增益控制序列接收能量对跳同步接收信号进行增益控制；
77.匹配滤波器组，用于对每一路跳同步接收信号进行匹配滤波；
78.相关器组，用于对每一路跳同步接收信号在四倍过采样频率上与本地跳同步训练序列进行滑动互相关运算，并输出互相关信号幅度；
79.门限比较模块，用于对输出的每一路互相关信号幅度分别与预先设定的门限值进行比较；当某一路互相关信号幅度大于门限值时，对应频率接收到跳同步信号，记录频率序号和最大相关峰位置；如果多个频率均接收到跳同步信号，分别记录频率序号和最大相关峰位置；
80.同步控制模块，用于根据记录的各个频率序号和最大相关峰位置进行综合计算和相互验证，得到数据跳开始时间、频率切换时间和帧定时、位定时位置，根据得到的开始时间和频率切换时间控制数据跳下变频模块按照跳频图案切换相应频率，即完成突发跳同
步。
81.可选的，所述装置还包括：
82.下变频模块，用于将数据跳各跳频频率上接收的射频信号变频到基带；
83.数据匹配滤波模块，用于对数字下变频后的数据跳接收信号进行匹配滤波，得到数据跳基带信号；
84.信道估计模块，用于根据数据跳基带信号得到的帧定时、位定时位置提取每一跳数据跳中的两个导频段，将提取的两个导频段分别与本地导频序列进行滑动相关，估计得到电力线信道的时域冲激响应，对时域冲激响应进行算术平均得到信道冲激响应，对信道冲激响应进行fft变换得到电力线信道的频域响应；
85.fft模块，用于将所述数据跳基带信号分段进行fft变换，得到频域数据信号；
86.频域均衡模块，用于对频域数据信号进行频域均衡得到均衡后频域信号；
87.ifft模块，用于对均衡后频域信号进行ifft变换，得到时域信号；
88.信号合并模块，用于从各数据跳的时域信号中分别提取信令信号和载荷数据信号，对各数据跳的信令信号进行解调、合并；
89.信令解码模块，用于对合并后的信令符号进行多进制扩频解码，译码出信令信息；
90.数据解调模块，用于对各数据跳的载荷数据信号进行解调，输出载荷数据的比特软值，解调方式由解码得到的所述信令信息控制；
91.信道解交织模块，用于对载荷数据的比特软值进行信道解交织，得到载荷数据的后验概率对数似然比；
92.turbo译码器，用于将后验概率对数似然比送入turbo卷积码译码器进行译码，输出载荷数据；译码器码率参数由解码得到的信令信息控制；
93.解扰模块，用于对加扰的载荷数据同步进行逆运算，还原载荷数据并输出至mac层进行处理。
94.由上述内容可知，本发明实施例提供的一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法及装置，发射端将自动增益控制序列及跳同步序列进行拼接，所述自动增益控制序列在前，所述跳同步序列在后；将拼接后的自动增益控制序列及跳同步序列进行二进制相移键控bpsk调制；在调制后的自动增益控制序列之前插入换频保护时间组成同步跳信号，所述换频保护时间大于变频器件的最大频率切换稳定时间；在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端，本发明实施例使用了同步序列多频率依次传输和多频并行处理方法实现快速可靠的突发同步。
95.本发明实施例的创新点包括：
96.1.本发明中同步训练序列采用在多个同步频率(不少于3个)上依次发送，捕获任一同步频率同步信号即能够实现同步，多频之间关联验证，捕获概率高、漏警和虚警概率低，同步性能好；
97.2.本发明中的跳频和跳同步方法采用多路并行处理结构，同步速度快，抗干扰和抗衰落能力强；本发明所提出的突发跳同步方法在50k符号速率、平均跳速130跳/秒时，可在16毫秒内实现快速可靠的突发跳同步，随着符号速率的提高，突发同步时间可进一步缩短；
98.3.本发明采用的跳频和跳同步方法支持突发数据传输方式，适合电力线通信的多
点组网通信需求；
99.4.本发明采用的跳频方法通过对多跳数据进行信道交织获得频率分集增益，抗干扰、抗衰落能力强；
100.5.本发明采用的跳频和跳同步方法适合速率自适应的单载波频域均衡系统，与ofdm系统相比，papr低，功率效率高，通信距离远；
附图说明
101.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
102.图1示出了本发明实施例提供的一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法流程示意图；
103.图2示出了本发明实施例提供的一种发送数据跳方法的流程示意图；
104.图3示出了本发明实施例提供的另一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法流程示意；
105.图4示出了本发明实施例提供的一种接收数据跳方法的流程示意图；
106.图5示出了本发明实施例提供的一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步装置示意图；
107.图6示出了本发明实施例提供的另一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步装置示意图。
具体实施方式
108.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
109.需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
110.本发明实施例提供了一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法，该方法应用于发射端，所述方法包括：
111.101、发射端将自动增益控制序列及跳同步序列进行拼接，所述自动增益控制序列在前，所述跳同步序列在后；
112.发射端依次发送同步跳和数据跳，一组同步跳加上一组数据跳构成一个突发帧。载荷数据量多于一个突发帧传输数据量时，可连续发送多个突发帧。
113.在具体应用过程中，同步训练序列可以是伪随机序列或者恒模零自相关(cazac)序列，但是应当明确的是，该种说明方式不限于同步训练序列具体形式。
114.102、将拼接后的自动增益控制序列及跳同步序列进行二进制相移键控bpsk调制；
115.完成agc序列和同步训练序列的调制，将0,1序列映射为bpsk调制星座点。
116.103、在调制后的自动增益控制序列之前插入换频保护时间组成同步跳信号，所述换频保护时间大于变频器件的最大频率切换稳定时间；
117.本步骤的目的在于保证同步跳信号在跳频频率切换期间不受本振不稳定因素影响，保持正确的信号形式。
118.104、在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端。
119.本发明实施例提供的一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法，发射端将自动增益控制序列及跳同步序列进行拼接，所述自动增益控制序列在前，所述跳同步序列在后；将拼接后的自动增益控制序列及跳同步序列进行二进制相移键控bpsk调制；在调制后的自动增益控制序列之前插入换频保护时间组成同步跳信号，所述换频保护时间大于变频器件的最大频率切换稳定时间；在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端，本发明实施例使用了同步序列多频率依次传输和多频并行处理方法实现快速可靠的突发同步。
120.作为对上述实施例的扩展，在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端之前，所述方法还包括：对所述同步跳信号进行过采样和成形滤波。过采样采用在每个符号后插入零点的方式实现，成形滤波器采用平方根升余弦滤波器。
121.在步骤104执行在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端时，可以采用下述方法实现：在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序将所述同步跳信号进行数字上变频变换到所需发射频率；对变频后的同步跳信号进行数/模转换，转换为模拟信号；对所述模拟信号进行功率放大，并耦合到电力线进行传输至所述接收端。
122.本发明实施例还提供一种发射端发送数据包的方法，如图2所示，包括：
123.201、对接收到的媒质接入控制mac层二进制载荷数据流进行加扰；对0,1载荷数据进行随机化，避免载荷数据出现长时间连续0或连续1情况；
124.202、对加扰后的二进制载荷数据进行双二进制turbo卷积码编码处理；
125.对加扰后的载荷数据进行信道编码，典型码率是1/3或1/2，内交织器使用第四代移动通信系统中使用的二次置换多项式(qpp)交织器；
126.203、对双二进制turbo卷积码编码输出的二进制数据流进行信道交织；
127.把1个信道编码块的载荷数据的位置进行随机化处理，目的是把电力线信道干扰和衰落产生的突发错误打散为随机错误；信道交织器使用qpp交织器。
128.204、对信令信息进行多进制扩频编码；
129.205、将信道交织器输出的二进制数据流调制为mpsk或mqam符号；
130.把0,1信令编码数据和信道交织后的0,1载荷数据映射为调制信号星座符号，信令采用bpsk调制，载荷数据采用bpsk、qpsk或16qam调制。
131.206、将调制数据符号按照预先定义的数据跳频率组数目分为若干个数据段，每个数据段分配到一个数据跳；
132.在数据段前依次插入一定时间长度的换频保护时间、一个导频段和一个信令段，在数据段后插入一个导频段，共同组成数据跳；导频段由加入循环前缀(cp)的复数序列组成，cp长度大于电力线信道最大多径时延；信令段由信令信息经阿达玛编码和bpsk调制生成的调制符号组成；
133.207、对数据跳信号进行过采样和成形滤波；
134.208、按照预先定义的数据跳跳频频率和跳频图案依次将数据跳信号进行数字上变频变换到所需发射频率；
135.209、对变频后的数据跳信号进行数/模转换，转换为模拟信号；
136.210、对所述模拟信号经功率放大器放大后耦合到电力线，以传输至接收端。
137.需要说明的是，本发明实施例中同步跳跳速和数据跳跳速可以不相同，也可以相同，具体的视具体应用场景而定。
138.本发明实施例还提供一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法，应用于接收端侧，如图3所示，所述方法包括：
139.301、接收端基于若干路数字下变频支路接收发射端传输的跳同步接收信号，并将若干个跳同步频率接收信号变换到基带；
140.302、通过累积自动增益控制序列接收能量对跳同步接收信号进行增益控制；
141.303、对每一路跳同步接收信号进行匹配滤波；
142.304、对每一路跳同步接收信号在四倍过采样频率上与本地跳同步训练序列进行滑动互相关运算，并输出互相关信号幅度；
143.305、对输出的每一路互相关信号幅度分别与预先设定的门限值进行比较；
144.306、当某一路互相关信号幅度大于门限值时，表示对应频率接收到跳同步信号，记录频率序号和最大相关峰位置；如果多个频率均接收到跳同步信号，分别记录频率序号和最大相关峰位置；
145.307、根据记录的各个频率序号和最大相关峰位置进行综合计算和相互验证，得到数据跳开始时间、频率切换时间和帧定时、位定时位置；
146.308、根据得到的开始时间和频率切换时间控制数据跳下变频模块按照跳频图案切换相应频率，即完成突发跳同步。
147.本发明实施例还提供一种接收端接收数据跳的方法，如图4所示，所述方法还包括：
148.401、对数字下变频后的数据跳接收信号进行匹配滤波，得到数据跳基带信号；
149.对各支路基带同步信号进行匹配滤波，滤除带外噪声和干扰。
150.402、根据数据跳基带信号得到的帧定时、位定时位置提取每一跳数据跳中的两个导频段；403、将提取的两个导频段分别与本地导频序列进行滑动相关，估计得到电力线信道的时域冲激响应，对时域冲激响应进行算术平均得到信道冲激响应，对信道冲激响应进行fft变换得到电力线信道的频域响应；
151.404、把数据跳中前后两次信道估计值进行平均来提高信道估计精度。
152.405、将所述数据跳基带信号分段进行fft变换，得到频域数据信号；
153.406、对频域数据信号进行频域均衡得到均衡后频域信号，可以使用迫零均衡算法或最小均方误差(mmse)均衡算法，对均衡后频域信号进行ifft变换，得到时域信号；
154.步骤405与步骤406的fft点数相同，本发明实施例对计算方法不进行限定。
155.407、从各数据跳的时域信号中分别提取信令信号和载荷数据信号；
156.408、对各数据跳的信令信号进行解调、合并，对合并后的信令符号进行多进制扩频解码，译码出信令信息；
157.本步骤的目的在于提高信令接收可靠性。
158.409、对各数据跳的载荷数据信号进行解调，输出载荷数据的比特软值，解调方式由解码得到的所述信令信息控制；
159.410、对载荷数据的比特软值进行信道解交织，得到载荷数据的后验概率对数似然比；
160.411、将后验概率对数似然比送入turbo卷积码译码器进行译码，输出载荷数据；译码器码率参数由解码得到的信令信息控制。
161.本步骤的目的在于纠正由电力线信道干扰、衰落和各种噪声造成的数据传输错误。
162.综上所述，本发明实施例包含以下优点：
163.1、本发明方法使用了同步序列多频率依次传输和多频并行处理方法实现快速可靠的突发同步；
164.2、为了解决ofdm信号papr高、功率放大器功率效率低等问题，使用单载波调制技术降低信号papr，提高了功率放大器效率；
165.3、为了解决扩频技术抗多径能力受限问题，使用单载波频域均衡技术保持了和ofdm技术同等水平的抗多径干扰能力，且均衡器简单；
166.4、为了解决fsk调制和dbpsk调制解调门限差问题，使用mpsk或mqam调制和相干解调降低解调门限，消除非相干解调损失；
167.5、使用多跳信道交织收集频率分集增益，进一步降低解调门限和提高通信可靠性。
168.本发明具有同步速度快、适合突发通信，papr低、功率效率高，均衡器简单、抗多径能力强，分集性能好、抗干扰能力强，解调门限低、译码性能好等优点。
169.与上述的电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步方法相对应，本发明还提出一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步装置。由于本发明的装置实施例与上述的方法实施例相对应，对于装置实施例中未披露的细节可参照上述的方法实施例，本发明中不再进行赘述。
170.本发明实施例提供了一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步装置，如图5所示，所述装置包括：
171.序列拼接模块1，用于将自动增益控制序列及跳同步序列进行拼接，所述自动增益控制序列在前，所述跳同步序列在后；
172.bpsk调制模块2，用于将所述序列拼接模块拼接后的自动增益控制序列及跳同步序列进行二进制相移键控bpsk调制；
173.插入换频保护模块3，用于在所述bpsk调制模块调制后的自动增益控制序列之前插入换频保护时间组成同步跳信号，所述换频保护时间大于变频器件的最大频率切换稳定时间；
174.跳频控制模块6，用于在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端。
175.进一步的，请继续参阅图5，所述装置还包括：
176.过采样和成形滤波模块4，用于在在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序依次发送所述同步跳信号至接收端之前，对所述同步跳信号进行过采样和成形滤波。
177.进一步的，请继续参阅图5，所述装置包括：
178.数字上变频模块5，用于在预先定义的跳同步频率组的若干个频率上，按照预先定义的频率顺序将所述同步跳信号进行数字上变频变换到所需发射频率；
179.d/a变换模块7，用于对变频后的同步跳信号进行数/模转换，转换为模拟信号；
180.功率放大器模块8，用于对所述模拟信号进行功率放大，并耦合到电力线进行传输至所述接收端。
181.进一步的，请继续参阅图5，所述装置还包括：
182.加扰模块9，用于对接收到的媒质接入控制mac层二进制载荷数据流进行加扰；
183.turbo编码模块10，用于对加扰后的二进制载荷数据进行双二进制turbo卷积码编码处理；
184.信道交织模块11，用于对双二进制turbo卷积码编码输出的二进制数据流进行信道交织；
185.编码模块12，用于对信令信息进行多进制扩频编码，提高信令信息的传输可靠性；
186.星座调制模块13，用于将信道交织器输出的二进制数据流调制为mpsk或mqam符号；
187.复用模块14，用于在数据段前依次插入一定时间长度的换频保护时间、一个导频段和一个信令段，在数据段后插入一个导频段，共同组成数据跳；导频段由加入循环前缀(cp)的复数序列组成，cp长度大于电力线信道最大多径时延；信令段由信令信息经阿达玛编码和bpsk调制生成的调制符号组成；
188.过采样和成形滤波模块4，还用于对数据跳信号进行过采样和成形滤波；
189.数字上变频模块5，还用于按照预先定义的数据跳跳频频率和跳频图案依次将数据跳信号进行数字上变频变换到所需发射频率；
190.d/a变换模块7，还用于对变频后的数据跳信号进行数/模转换，转换为模拟信号；
191.功率放大器模块8，用于对所述模拟信号经功率放大器放大后耦合到电力线，以传输至接收端。
192.如图6所示，本发明实施例提供了一种电力线通信单载波频域均衡跳频及突发跳同步装置，包括：
193.下变频器组16，用于基于若干路数字下变频支路接收发射端传输的跳同步接收信号，并将若干个跳同步频率接收信号变换到基带；
194.agc控制模块17，用于通过累积自动增益控制序列接收能量对跳同步接收信号进行增益控制；
195.匹配滤波器组18，用于对每一路跳同步接收信号进行匹配滤波；
196.相关器组19，用于对每一路跳同步接收信号在四倍过采样频率上与本地跳同步训
练序列进行滑动互相关运算，并输出互相关信号幅度；
197.门限比较模块20，用于对输出的每一路互相关信号幅度分别与预先设定的门限值进行比较；当某一路互相关信号幅度大于门限值时，对应频率接收到跳同步信号，记录频率序号和最大相关峰位置；如果多个频率均接收到跳同步信号，分别记录频率序号和最大相关峰位置；
198.同步控制模块21，用于根据记录的各个频率序号和最大相关峰位置进行综合计算和相互验证，得到数据跳开始时间、频率切换时间和帧定时、位定时位置，根据得到的开始时间和频率切换时间控制数据跳下变频模块按照跳频图案切换相应频率，即完成突发跳同步。
199.进一步的，继续参阅图6，所述装置还包括：
200.下变频模块22，用于将数据跳各跳频频率上接收的射频信号变频到基带；
201.数据匹配滤波模块23，用于对数字下变频后的数据跳接收信号进行匹配滤波，得到数据跳基带信号；
202.信道估计模块24，用于根据数据跳基带信号得到的帧定时、位定时位置提取每一跳数据跳中的两个导频段，将提取的两个导频段分别与本地导频序列进行滑动相关，估计得到电力线信道的时域冲激响应，对时域冲激响应进行算术平均得到信道冲激响应；
203.fft模块25，用于对信道冲激响应进行fft变换得到电力线信道的频域响应；
204.fft模块26，用于将所述数据跳基带信号分段进行fft变换，得到频域数据信号；
205.频域均衡模块27，用于对频域数据信号进行频域均衡得到均衡后频域信号；
206.ifft模块28，用于对均衡后频域信号进行ifft变换，得到时域信号；
207.信号合并模块29，用于从各数据跳的时域信号中分别提取信令信号和载荷数据信号，对各数据跳的信令信号进行解调、合并；
208.信令解码模块30，用于对合并后的信令符号进行多进制扩频解码，译码出信令信息；
209.数据解调模块31，用于对各数据跳的载荷数据信号进行解调，输出载荷数据的比特软值，解调方式由解码得到的所述信令信息控制；
210.信道解交织模块32，用于对载荷数据的比特软值进行信道解交织，得到载荷数据的后验概率对数似然比；
211.turbo译码器33，用于将后验概率对数似然比送入turbo卷积码译码器进行译码，输出载荷数据；译码器码率参数由解码得到的信令信息控制；
212.解扰模块34，用于对加扰的载荷数据同步进行逆运算，还原载荷数据并输出至mac层进行处理。
213.上述系统、装置实施例与系统实施例相对应，与该方法实施例具有同样的技术效果，具体说明参见方法实施例。装置实施例是基于方法实施例得到的，具体的说明可以参见方法实施例部分，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
214.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
215.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。