CN107465639B - 一种基于短时离散傅立叶变换的多路延时同步判决解调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于短时离散傅立叶变换的多路延时同步判决解调方法，包括以下步骤：接收端首先接收电力线上载波信号，然后经过带通滤波器滤除带外噪声；接着对经过带通滤波后的载波信号进行采样量化，将信号进行离散化处理；将行离散化处理得到的离散序列做短时离散傅立叶变换；通过近似处理得到两个载频处的幅值；选择最优支路；利用最优支路信息进行解调判决，完成信号解调。本发明的技术效果：可以快速的实现符号同步并精确的实现信号解调，系统不受载波初始相位以及载频估计误差的影响，具有很强的鲁棒性且易于实现。仿真结果表明此方法性能接近相干解调性能，现场运行结果表明，此方法通信成果率极高，具有实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种非相干的2FSK解调方法，具体来说，涉及一种基于短时离散傅立叶变换(Discrete Short-time Fourier Transform,DSTFT)的多路延时同步判决解调方法，属于通信领域。
背景技术
近年来，电力线载波通信技术在用电信息采集系统中逐步得到广泛的应用，由于电力线是一种非均匀分布的传输线，电力网络的信道特性十分恶劣，对电力线载波通信的传输造成了极大的影响，因此如何提高信号解调的准确性，对于提升电力线载波通信系统的用户体验至关重要。
当前窄带电力线载波通信系统中多采用2FSK调制方式，对于2FSK信号的解调可分为相干解调与非相干解调两大类。相干解调利用载波的频率和相位信息进行解调，具有较好的抗噪性能，但是存在“倒π”现象，且需要同时提取两个同步载波，复杂度极高且短时间内难以实现，因此实际应用中误码率较高；而非相干解调方案由于无需载波提取而被广泛应用，常见的非相干解调方法有鉴频法、过零检测法、Hilbert方法、差分检波法等。但有的方法性能不够理想，而有些方法描述较为复杂，且在假设已知各种信息的条件下进行，不易与实现。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提出一种基于短时离散傅立叶变换的多路延时同步判决解调方法，该方法利用多路延时联合检测方法可实现码元的快速定时同步，然后基于最优的支路频域信息可进行信息的准确判决，仿真结果表明其性能接近于2FSK相干解调性能，且在电力线载波系统现场运行中具有极好的性能表现，具有很好的实际应用价值。
本发明的技术方案：一种基于短时离散傅立叶变换的多路延时同步判决解调方法，包括以下步骤：
接收端首先接收电力线上载波信号，然后经过带通滤波器滤除带外噪声；
接着对经过带通滤波后的载波信号进行采样量化，将信号进行离散化处理；
将行离散化处理得到的离散序列以N/8为单位进行延时从而得到8组离散序列，8组序列分8路并行做短时离散傅立叶变换；
每个支路以窗口长度N进行短时离散傅里叶变换，通过近似处理得到两个载频处的幅值；
计算载频1与载频2幅值的差值，并选择最优支路；
利用最优支路信息进行解调判决，差值序列中元素如果大于0，则判为1，反之判为0，完成信号解调。
所述选择最优支路的方法为，每个支路经过多次短时离散傅里叶变换变换之后，得到一个两载频幅度差值的序列，计算每个支路差值序列的方差，并取方差最大的支路作为最优支路。
所述窗口长度N为接收端采样速率与信号的传输速率的比值。
本发明的技术效果：可以快速的实现符号同步并精确的实现信号解调，系统不受载波初始相位以及载频估计误差的影响，具有很强的鲁棒性且易于实现。仿真结果表明此方法性能接近相干解调性能，现场运行结果表明，此方法通信成果率极高，具有实际应用价值。
附图说明
图1是本发明方法流程示意图；
图2是本发明所提调制方法基带-频带信号波形对照图；
图3是本发明仿真结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合本发明实施例附图，对本发明实施例中的技术方案做进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一种，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做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。
本发明针对2FSK调制提出一种非相干的基于短时离散傅立叶变换的多路延时联合解调方法，方法步骤如图1所示。假设2FSK信号的两个载频分别为f1和f2、信号的传输速率Rs、接收端采样速率为fs。接收端首先接收电力线上载波信号，然后经过带通滤波器滤除带外噪声，接着进行采样量化，将信号进行离散化处理。所提方法正是基于得到的离散化数据进行短时离散傅立叶变换，从而完成符号的时间同步及解调判决。DSTFT进行2FSK判决的基本思路为，每次取出N个离散采样点，对这N个采样点进行短时离散傅立叶变换，从而得到不同离散频率分量的幅频特性(这里N表示一个符号周期内的采样点数目，即
Ts表示一个符号周期)，然后通过比较两个载频处的幅频值的大小实现频率识别及信号判决。
由于每次对N个离散采样点进行离散傅立叶变换，而接收的采样信号中并未实现符号同步，则取出的N个离散采样点中，含有的f1和f2两个频率分量也是未知的。如果长度为N的窗口刚好覆盖一个完整的码元周期，则此时得到的频谱特性在某一个载频处达到最大值，而在另一个载频处达到最小值；随着窗口位置的移动，窗函数中会同时存在两个频率分量信息，比如前L个采样点为f1的信息，而后N-L个采样点为f2的信息，则此时做短时离散傅立叶变换之后，两个载频处的幅度会更加接近，但是窗内点数较少的载频信号的频域幅值要小于点数较多的载频信号的频域幅值。
基于上述分析，本发明提出基于短时离散傅立叶变换的多路时延短时联合同步判决方法。如图1所示，将采样得到的离散序列以N/8为单位进行时延，共得到8组离散采样。设原始采样序列为x(n)，则所有支路进行DSTFT变换的离散序列为x(n-i*N/8),0≤i≤7，i表示支路索引。8个支路序列同时进行短时离散傅立叶变换，窗口长度为N，短时离散傅立叶变换的公式如下：
式中，
经过离散傅立叶变换之后，每个支路每N个采样点得到一组离散幅度序列，第k个幅度对应的频率为fk＝k*fs/N，则经过DSTFT变换后得到的频点不一定会准确对应两个载频f1和f2，因此为了比较两载频的幅频值，需要通过近似处理来得到两个载频对应的频率值索引，计算如下：
K1＝[Nf1/fs]
K2＝[Nf2/fs]
其中[·]表示取整运算，则取X(k)中第K1、K2个值即两个载频f1和f2对应的幅度，每次离散傅立叶变换都要保留这两个值并计算两者差值。
以支路i为例，进行第m次离散短时傅立叶变换后取两个载频幅值的差值Δim＝Xim(K1)-Xim(K2)，Xim(k),0≤k≤N-1表示支路i进行第m次DSTFT变换后得到的频域序列。支路i经过多次短时离散傅立叶变换之后，可得一组差值序列，其对应的差值序列可表示为{Δim},0≤m≤M-1，M表示每个支路计算短时离散傅里叶变换的总次数，所有支路差值序列如图2所示；接着计算每个支路差值序列的方差，并取方差最大的支路作为最优支路，即此支路具有最好的时间同步特性。最佳支路索引计算如下：
其中Var表示方差，通过选择最优支路完成了信号的符号同步，同步误差在Ts/8之内
接着利用最优支路信息进行解调判决，差值序列中元素如果大于0，则判为1，反之判为0，即
从而完成信号解调，仿真结果表明，所提解调方案性能接近与相干解调方案(约有1.2dB的性能差)，如图3所示。现场运行结果表明，所提方案具有较高的通信成功率，且此方案实现复杂度较低，具有较好的实际应用及推广价值。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (2)
1.一种基于短时离散傅立叶变换的多路延时同步判决解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收端首先接收电力线上载波信号，然后经过带通滤波器滤除带外噪声；
接着对经过带通滤波后的载波信号进行采样量化，将信号进行离散化处理；
将进行离散化处理得到的离散序列以N/8为单位进行延时从而得到8组离散序列，8组序列分8路并行做短时离散傅立叶变换；
每个支路以窗口长度N进行短时离散傅里叶变换，通过近似处理得到两个载频处的幅值；
计算载频1与载频2幅值的差值，并选择最优支路；
利用最优支路信息进行解调判决，差值序列中元素如果大于0，则判为1，反之判为0，完成信号解调；
所述选择最优支路的方法为，每个支路经过多次短时离散傅里叶变换变换之后，得到一个两载频幅度差值的序列，计算每个支路差值序列的方差，并取方差最大的支路作为最优支路。
2.根据权利要求1所述的一种基于短时离散傅立叶变换的多路延时同步判决解调方法，其特征在于，所述窗口长度N为接收端采样速率与信号的传输速率的比值。
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Citations (3)
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| CN102510292A (zh) * | 2011-10-09 | 2012-06-20 | 浙江大学 | 基于dstft的navtex解调器及解调方法 |
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