基于电力通信的光纤通信论文

摘要：保证电力系统正常、稳定运行是电力通信的主要工作目标。在我国社会发展过程中，电力通信网络正在朝着多样化模式发展，而在电力通信网络多样化架构设置过程中，光纤通信技术在电力通信中发挥了重要的作用。本文以某供电局电力通信结构构建为例，结合电力光缆产品最新发展，从工程设计、施工应用、日常维护等方面对光纤通信技术在电力通信中的应用进行了简单的分析。下面小编整理了一些《基于电力通信的光纤通信论文 (精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

基于电力通信的光纤通信论文 篇1：

光纤通信在电力调度自动化中的运用分析

摘 要：由于光纤通信相较于传统电力通信方式具有多种优点，现已广泛应用于电力调度系统的自动化建设中。基于对电力通信系统的要求和光纤通信特点的研究，本文提出光纤通信在电力调度自动化中的具体优势，指出光纤通信在电力调度系统中的运用，提出光纤通信系统建设的合理建议。

关键词：光纤通信;电力调度系统;自动化

引言：传统电力通信系统中，主要采用电力线载波通信和微波通信方式，具有一些缺点，光纤通信可以对传统通信中的不足进行补足。并且目前已经出现了OPGM缆和OPPC缆，这两种线缆将输电线缆与光纤进行有机结合，可根据不同的用途选取不同的线缆，充分满足通信需求。

一、光纤通信在电力调度自动化中的特征和优势

光纤通信是以光为通信载体的一种信号传输通信方式，由于在进行信号传输时，将模拟信号转变为数字信号，所以光纤通信具有信号保真性高、抗干扰能力强以及保密性好等优势，并且在传输过程中，光信号可以同时承载更多信息，满足自动化调度系统对信息容量的要求。尤其是在35kV及以下线路中，我国主要采用三相电力传输系统，可以使用OPPC替代其中一项，提升了信号的容量和传输质量。

光纤通信相较于传统通信系统，对于微波通信，消除了距离限制，不需要建设各类中继站，系统对地形没有严格要求，相较于输电线载波通信模式，提升了通信容量和通信质量，但是需要注意的是，在进行系统建设时，需要对相关设备进行改进或更换。

二、光纤通信在电力调度自动化中的运用

(一)发电站中的应用

光纤通信在发电站中的电力调度主要针对发电设备的系统控制，由于各类发电设备对实时数据传输要求很高，导致在對发电设备进行控制过程中，需要在同一时刻进行大量数据传输，并且发电机组周围存在大量电磁波，对通信系统的抗干扰能力提出高要求，故而光纤通信可以在发电站中取得很好应用。以风力发电机组为例，风力发电机组所处环境恶劣，需要在不同风力下对螺旋桨转速进行控制，转速控制可以通过对轮毂进行控制做到，同时还需要根据风向改变机头方向，在自然界中，风力和风向变化频繁，需要使用光纤通信系统对发电机组进行控制，在进行自动控制系统的设计过程中，要分别建设机头转向系统和桨叶控速系统，通过光缆进行信号传送，达到自动控制的目的[1]。

(二)供电企业中的应用

供电企业在进行供电时，需要对其下辖的各个区域的用电量进行监测，并根据用电变化进行相应的电力配置，由于供电企业下辖区域较多，传统电力通信方式不能满足对信息传递的大容量要求，所以需要逐渐全面实现光纤通信，让供电企业能够提高供电效率。例如，对各类县级供电企业来说，其辖区内35kV及以下线路较多，所以在进行输电和信息监测时，可以使用OPPC大量替代现有的供电线缆，将传统三相电力传输系统的一项使用OPPC进行替代，在这种线路中，既能够保证电力系统的正常工作，又能对各类信号进行实时监测和传输，另外，这种供电模式可以充分运用现有的通信系统设备和输电设备，不需要进行设备改进和更换，保证了经济性，在进行电力调度时，可将信号导入原来的调度系统，实现电力的实时调度。

(三)电路保护系统中的应用

要保证供电系统的正常稳定运行，需要对电路系统进行充分保护，传统电路保护系统通过各类断路器进行线路保护，但是由于整个电路系统中的断路器存在排异现象，在进行电路保护过程中会出现越级跳闸等现象，影响供电稳定性，需要使用通信系统对这些原因进行消除。为了能够保证故障地点的准确判断并且对故障及时消除，在将光纤通信系统应用于电路保护系统时，要将通信系统与电路保护装置进行有机结合，光纤通信系统对电路的保护原理为：当电路发生故障时，通过光缆进行信息传递，输电线路中的信号接收器对信号进行接收和解读，系统自动判断是否是这两个接收器间线路发生故障，以判断结果为依据做出相应动作。

(四)纯通信方面应用

在发电站以及供电企业中，需要进行企业内部通信以及外网通信，目前在互联网通信中已经全面实行光缆通信，为节约资金以及保护发电站和供电企业内部信息的抗干扰性，可以在局域网建设中采用光缆代替传统线缆，实现信息的高效传递。例如，在企业安防系统中，可以采用光纤通信进行各种线路建设，同时通过光纤系统与外网进行连接，采用软交换技术将互联网通信与公安和消防机关的固话进行信号交换，在进行发生安全事故以及发现入侵人员时，第一时间报警，并与企业内部的安防人员取得联系，将损失降到最低，并保证企业能够正常运转，进行电力调度[2]。

结论：综上所述，光纤通信在电力调度自动化系统中具有广泛的应用前景，由于光纤通信具备的优势能够充分满足电力调度自动化过程中的相关要求，目前光纤通信已被逐渐采用。在电力调度自动化中的运用主要涉及发电站机组控制、供电企业电力调度、输电线路保护以及纯通信方面，提升通信质量和容量。

参考文献：

[1]申超，易灵芝，龙辛，黄波，庞伟，詹俊.光纤通信在风力发电系统中的应用[J].机械工程与自动化，2013(05)：127-129.

[2]吴英和，姜世文，霍鑫鑫.试论软交换技术在通信工程中的应用及发展方向[J].中国战略新兴产业，2018(08)：60.

作者简介：

方敏，1987.4，女，山东禹城，汉，本科，水利水电工程。

作者：方敏

基于电力通信的光纤通信论文 篇2：

光纤通信技术在电力通信中的应用

摘要：保证电力系统正常、稳定运行是电力通信的主要工作目标。在我国社会发展过程中，电力通信网络正在朝着多样化模式发展，而在电力通信网络多样化架构设置过程中，光纤通信技术在电力通信中发挥了重要的作用。本文以某供电局电力通信结构构建为例，结合电力光缆产品最新发展，从工程设计、施工应用、日常维护等方面对光纤通信技术在电力通信中的应用进行了简单的分析。

关键词：光纤通信技术;电力通信;光缆

前言：

在我国电力行业发展过程中，电力通信光缆技术得到了广泛的应用。而光纤复合架空地线、全介质自承式光缆等多种光纤通信技术的出现，也为电力行业通信效率的提升提供了依据。这种情况下，如何更合理的运用光纤通信技术，促使电力通信效率及稳定性得到有效的提升，就成为电力供应机构面临的主要课题。

一、光纤通信技术在电力通信中应用现状

1、高品质光缆产品

在近期光纤通信技术发展过程中，多模光缆应用概率得到了大幅度上升，远高于单模光缆。多模光缆中光纤芯径标准主要为62.50/125μm，或者50.0/125μm，而单模光纤芯径标准为10.0/125μm。多模光缆的广泛应用，也促使电力通信稳定性、安全性得到了有效的提升。

2、一体化光电设备

现阶段超大规模集成电路、专用集成电路成为光纤通信技术主要目标。超大规模集成电路、专用集成电路应用模式的不断成熟，也为新型光电一体化光纤数字传输设备的应用提供了依据。

3、科学化工程设计施工

随着光纤通信技术的不断成熟，在大规模电力通信工程中，根据不同光缆用户的需求，如OPGW、地理、架空等，可配置对应类型的光缆接续工艺及器材，从根本上保证了光缆用户需求的全面满足。

二、基于光纤通信的电力通信系统设计及实现

1、工程概述

某供电局220KV变电站在建设过程中，需要在该区域220KV变电站、电力调度所间架设一条光缆，便于变电站与电力调度所间进行电力通信。在该电力光纤通信系统前期设计过程中，主要采用18个2.0M接口的35Mbit/s三次群光电传输设备。且在该电力光纤通信系统建设中，已建设了2个基础脉冲编码调制话路，分别为二线用户20路、四线用户8路，66kbit/s数据2路。该光纤通信系统终端供电电压为-46V，且光纤通信终端设备均配置了完善的移动手持式维护工具。

2、基于光纖通信的电力通信系统设计

基于经济成本的考虑，在该电力通信系统设计过程中主要利用全介质自承式光缆，即在已建设的-46V线路上进行全介质自承式光缆的铺设。同时钢缆主要采用6芯、12芯、24芯、16芯几种类型。在光缆通信系统类型选择完毕之后，为了保证光缆通信作业的顺利开展，还需要对光缆技术条件进行合理选择。

在电力光纤通信系统中主要光纤通信技术为电接口技术、系统检测及维护两个方面。其中电接口技术主要依据2.0M接口特征，在电设备间通过配线的形式进行数据接口设置。由于在该电力光纤通信设备中，主要为18个独立运行的三次群光电传输设备，因此在电力光纤通信电接口设置过程中，就需要依据ITU-TG标准配置2个2.0M接口集群构件，同时采用16个2.0M接口进行备用容量扩展。在具体2.0M接口集群构件设计过程中，主要采用BNC同轴电缆接头，并在主设备侧端进行高频接口的设置，便于图像类信息传输工作的有效控制。其次，在2.0M脉冲编码调制集群设备配置过程中，需要依据电力通信容量要求，采用四线E/M接口模式进行1-20路音频通道设置，并采用多芯电缆将数据中心与配线机架进行有效衔接。最后，在整体电力光缆通信系统终端电压参数设计过程中，可设定光电一体化设备功率能耗为22W，而2.0脉冲编码调制集群设备为8W。

另一方面，在220KV变电器无人值班模式运行阶段，为了保证光纤传输模块顺利进行，在前期设计过程中，需要将光纤通信设备预警、监控模式进行有机整合，并统一与电力通信传输终端相连。由于该电力光纤通信系统为移动式终端光电传输，为了保证移动式终端风险故障定位的准确性，在前期设计过程中，电力光纤通信系统构建人员可进行在线通信检测参数调控工作。完善的电力光纤在线通信检测参数主要在本端光终端误码率检测的基础上，还包括本端光终端激光二极管偏置电流、光接收信号衰耗、远端光终端误码率、分盘告警状态、远端光终端激光二极管偏置电流等。

3、基于光纤通信的电力通信系统功能实现

在该电力通信系统设计过程中，主要选择460路三次群光电传输系统，其可以充分满足220kV变电站自动通信、无人值班监控及多种数据类型传输的需求，如文字、数据、话音、图像等。在具体电力光缆通信系统模块功能设计过程中，主要采用光电一体化光纤通信传输设备。光电一体化光纤通信传输设备可以依据点对点的两端通信模式，采用超大规模集成板，实现2.0M信号及其他辅助信道集成处理。常用的光电一体化光纤通信传输设备主要为GDM-II、IDS-2015、FD-3254等。除此之外，在基群设备选择时依据脉冲编码调制需求，可选择ZE6062作为基群数据传输方式。

其次，在数据管理模块设置过程中，依据电力数据信息交互的不同层次，可选择通用网状数据连接模式。在具体网状数据连接模块构建过程中，可采用密集波分复用技术，将不同波长信号集中在一个数据线路上，从而实现多独立调制光源的同步发送。同时为了满足电力通信高稳定性、多用户需求满足的要求，也可以结合同步数字系统，进行综合信息传送连接设置，为光纤上复合用传输光信号的稳定运行提供依据。

最后，在具体光缆线路连接过程中，可在地线通讯中，采用专门的机械工具将光缆线缠绕在架空地线上。同时为了保证光纤与地线性能稳定，在实际建设过程中，可优先选择铅骨架型线路、或者不锈钢管型线路作为主要管路。

三、基于光纤通信的电力通信系统日常维护

1、全介质自承式光缆日常维护

在光纤电力通信系统运行过程中，常出现的风险故障主要受外部、内部因素两个方面的影响。而全介质自承式光缆主要风险故障为电腐蚀现象。为了避免全介质自承式光缆电腐蚀现象出现，在常规管理过程中，电力通信系统维护人员应在光缆挂点偏高时，采取实时人为在线监控，便于全介质自承式光缆空间电位故障的及时发现处理。同时干电弧故障也是全介质自承式光缆电腐蚀问题出现的主要原因，因此在常规管理过程中，电力通信系统维护人员应结合网络外部因素，对其外部护套情况进行加强维护，避免光缆芳纶纱裸露导致的光缆事故发生。

2、光纤复合架空地线日常维护

由于光纤复合架空地线在具体电力通信系统安全过程中较为简便，其大多与输电线路同时完工。但是在光纤复合架空地线高频率应用过程中，其运行工况复杂程度也不断提升，因此，针对具体应用过程中光纤复合架空地线适用性较强的特点，可综合考虑电击、气象、地形等多种因素的影响，对光纤复合架空地线抗雷击性能进行加强维护。

综上所述，我国电力通信行业在电网发展中不断进步，以光纤为主的电网通信工程的大规模应用，为整体电力通信效率的提升提供了依据。因此，在电力通信建设过程中，相关技术人员可依据区域配网需求，选择合理的光纤通信技术，从系统设计、技术选择、硬件配置、数据库建设等方面，构建多用户、多功能的综合通信网络。结合合理的电力通信维护，可有效提高电力通信效率。

参考文献：

[1]刘冬明.光纤通信技术在电力通信中的应用[J].电子世界， 2014(13)：174-175.

[2]孙作宝.光纤通信技术在电力通信系统中的应用研究[J].工业b， 2015(7)：196-196.

作者：朱文平

基于电力通信的光纤通信论文 篇3：

一种优化扩频通信系统帧同步性能的算法

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2104-5640-4826

摘 要：本文针对扩频通信系统在低信噪比条件下帧同步成功率低的问题，提出了一种基于相关运算极值的软相关判决算法。利用帧头的固定随机序列的特性，与接收信息进行相关累加，选取累加结果最大的位置为帧头，该方法可以提升低信噪比条件下的同步成功率。利用Matlab软件搭建了面向直接序列扩展频谱系统的仿真验证平台，在发射端模拟了信号的扩频与调制功能，在接收端实现了捕获、跟踪以及帧同步过程，模拟了不同信噪比对同步成功率的影响。仿真结果表明，對比判决成功率为85%的两种不同判决方式，传统硬判决所需的信噪比为-33dB以上，软判决方式所需信噪比为-39dB以上，性能优化了6dB，当利用连续的软相关算法进行判决时，所需信噪比为-41dB以上，性能优化再次提升2dB。同时在低信噪比-35dB到-40dB时，判决成功率能够提升70%。

关键词：无线通信 直接扩频 帧同步 Matlab仿真

An Algorithm for Optimizing Frame Synchronization Performance of Spread Spectrum Communication System

CHEN Jiping CAI Gang HUANG Zhihong

(1.Aerospace Information Research Institute， Chinese Academy of Sciences， Beijing， 100086 China)

目前，随着科技的不断发展，无线通信技术在日常生活中扮演着越来越重要的角色。扩频通信全称扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，是指利用高频率的PN码(Pseudo-Noise Code)通过特定的扩频调制技术将待传输信息的频谱进行扩展，将其调整成为宽频带信号送入信道中传输，接收时再利用相应的技术手段再将其解调、解扩，从而获取原始的传输信息的通信系统。扩频通信与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。

在扩频通信系统中，发射端利用某种调制方式将原始信号的带宽进行扩展，得到了扩频之后的信号。虽然增加了带宽，但是提高了抗干扰性和隐蔽性。在接收端，将已经扩频之后的信号进行处理，包括解扩 、同步等步骤后，可以得到原本的信号。

目前对扩频通信的研究已愈发成熟，国内外众多学者在扩频通信的理论研究及工程实现上获得了众多研究成果。现在的研究重心逐步转移到捕获同步阶段，也提出了针对捕获同步的改进相关算法，例如在高多普勒基于部分匹配滤波的PMF-FFT算法，获得了理论上的性能优化。但是在之后的帧同步阶段的处理较为传统，一般采取直方图法，直方图法实现起来较为方便，但是在低信噪比下判决成功率低。本文利用了帧同步过程中信号的软信息，提出了一种应用于扩频通信的软相关帧同步算法，有效利用了帧头的固定随机序列的特性，改善了低信噪比下帧同步的判决过程，得到了帧同步性能的提高。

1 扩频通信原理及应用

香农公式指出：

其中，C为信道容量或者稱为信道最大传输速度;B为信道带宽;S为平均信号功率;N为平均噪声干扰功率;S/N即为信噪比。香农公式表现了信道容量、信道带宽、信噪比之间的关系。从香农公式可以看出，在信道容量C保持不变时，在信噪比(S/N)较小的情况下，可以增加信道带宽。

原始信号的带宽增加后，信号的能量大大地分散于整个宽频信号中;而在接收端解扩时由于扩频码的自相关以及伪随机特性，在原始信号进行重新聚集时，所伴随的噪声干扰信号随之被扩频调制，相当于将噪声信号的频谱进行了展宽，在后续的滤波处理中大大减小了噪声干扰信号的能量，从而可以显著提高信噪比。扩频系统调制过程中频谱变化如图1所示，其中接收机解扩后再经过滤波的信号频谱变化如图2所示。

基于扩频通信系统的原理，我们可以知道实现扩频通信系统的核心有两部分：一是在发射机部分如何扩展原信号的频谱;二是在接收端如何解调扩频之后的信号[1]。根据通信系统产生扩频信号的方式，扩频通信系统又可以分为直接序列扩展频谱系统、调频扩频通信系统、跳时扩频通信系统、线性脉冲调频系统、混合扩展频谱通信系统等。以上4种基本扩展频谱通信系统各有优劣，在面对复杂的使用场景时，使用单一的通信系统往往达不到系统需求，所以取长补短，将各种扩频通信的优势结合起来构成混合扩频通信系统，这样能够有效地提升通信质量。

扩频通信系统具有抗干扰能力强、对抗性能强、频谱利用率高、隐蔽性好和易于组网等一系列独特优点，在提出之后就得到了广泛关注，同时由于近年来集成电路和微处理技术的快速发展，使扩频通信技术在多场景下都得到了广泛的应用[2-3]。

无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)是一种微波扩频通信技术，利用了扩频通信技术，将有线与无线网络的优势很好地结合了起来。蓝牙传输技术利用了跳频通信技术，功耗低，抗干扰能力强，传输速度快，是扩频通信的又一应用。

2 发射机实现

2.1 发射机原理

发射机原理图见图3，经过信息预处理之后发出的信息为D(t)，PN码产生器发出的伪随机码为C(t)，将两者进行模2加，即可产生与PN码速率相同的扩频序列。再调制本地振荡器所产生的载波信号，这样就可以由发射机发射出去。

不考虑载波初始相位，发射机发射信号可以表示为：

2.2 伪随机序列及其产生

由直接扩频系统的原理可知，发送端的信息需要与扩频伪码进行处理，从而展宽频带。许多理论与研究表明，在信息的通信过程中，当信号之间的差别很大的时候，任意的两个信号才不容易混淆，即信号之间不容易发生干扰或误判。伪随机序列是具有高斯白噪声性质的一种序列，十分适合于通信系统，且可以在发射机与接收机两端十分方便地进行伪随机序列的复制与生成。因此在实际的通信工程中，采用与高斯白噪声信号特性非常相似的伪随机序列作为扩频伪码序列[4]。

伪随机序列拥有以下几种特质：

(1)平衡性：在码序列中，不论分布情况，“0”“1”的总个数应是均匀的、平衡的。即两者的数目之差最多为1。

(2)相关性：伪随机序列的自相关函数具有双值特性。

(3)游程特性：在码序列中，长度为n的游程总数占游程总数的1/2n。

满足伪随机序列性质的序列有多种，直扩系统中大多采用m序列。m序列为线性序列，可根据特征多项式产生。

2.3 扩频调制信号

本文对直接序列扩展频谱进行研究，完成了发射机每个模块的Matlab的仿真实现，系统的仿真参数如表1所示，仿真结果表明系统可以正常工作。

调制方式采用传统的PSK调制。经过产生伪随机码、伪随机码与原始信号扩频、载波调制这些过程后，即可产生扩频调制信号。图4为在MATLAB中进行仿真实现，其中图4(a)、图4(c)、图4(e)为时域信号，图4(b)、图4(d)、图4(f)为对应的频域信号，可以看出原始数据的频谱较窄，经过扩频码扩频后频谱被展宽。

3 接收机实现

3.1 接收机原理

接收机的在接收到传输信号后，需要对接收到的信号进行处理，处理流程图5所示。

接收端信号可以表示为：

接收端收到信号后进行解扩和解调，可以获得原始信号D(t)。

3.2 伪码同步

在直扩序列通信系统中，同步技术是核心环节。除了载波同步、位同步以及帧同步外，还有非常重要的伪码同步需要实现。只有完成了这些步骤，所建立的通信系统才能正常有效地工作。

伪码同步的目的在于使本地产生的PN碼频率、相位与接收到的PN码频率、相位一致。只有当频相一致后，系统才能正确地进行之后的解扩等步骤。

图6显示了伪码同步的两个步骤。

(1)由于初始阶段接收机对于发射机是否发射信号并不清楚，所以需要一个初步的寻找相位的过程。扩频码的自相关特性为此查找提供了良好的帮助，在一定的频率和相位范围内进行查找通信信号。一般称此过程为初始同步或粗同步，在粗同步的过程中不断调整本地伪码与接收到的信号之间的相位差，当两者之间的误差小于一定的值时，相关值较大，这样认为捕获成功。

(2)当完成捕获后，系统将进入跟踪状态。跟踪状态即在外界因素的影响下导致发射机与接收机的频率和相位发生了变化之后，系统能够及时地自我调整，使得本地的码频率相位仍然保持与接收信号相一致。

3.3 捕获

所有捕获的核心思想均为利用本地信号与接收信号进行相关运算，判断二者的相似性，并合理设置门限阈值，当判断到二者的相关程度大于所设置的门限值时，即认为捕获到有用信号，转入之后的跟踪态，若小于所设定的阈值，则认为捕获失败，继续进行捕获过程[5-9]。

经典的捕获方法分为时域以及频域两种。具体来说，一般以滑动相关捕获法、序贯估值捕获法、匹配滤波器捕获法为主[10]。

在高动态或低信噪比情况下，针对传统的伪码捕获方法，有时可能会出现捕获时间过长，硬件消耗多，偶然情况下甚至会出现捕获信号的失败的问题，这些问题严重影响到通信系统的通信质量。因此，基于信号的频域计算，人们提出了基于FFT的快速伪码捕获法[11-12]。在本次设计中，利用了FFT算法进行快速捕获。

进入捕获正式流程，由于数据已经按照需求进行处理，就可以直接进行匹配滤波操作，实际处理中，先存储一定长度的AD处理数据和本地码流数据，将其相干累加后，将其送入FFT处理。

在完成捕获累加和FFT后，需要对FFT结果进行判决以找出捕获到的相位结果。捕获的FFT包含频率信息和幅度信息，当信号和码相位对齐后，就能够出现对频率点上非常大的一个峰值，捕获的目的就是将这个峰值成功的找到，并提供给后续跟踪模块，以实现捕获跟踪的整个过程，进而实现信息的获取。

3.4 跟踪

当发射机与接收机的码相位差在1个PN码元内，即代表捕获的完成，此时系统将转入保持跟踪状态，也称为细同步状态。

工程中一般使用非相干方式进行跟踪锁定，常用的跟踪环路是延迟锁相环。延迟锁定技术同样利用了PN码序列的自相关特性，利用本地的PN码产生器产生不同相位的信号，再通过与接收信号对比不同的误差值，产生利用这种差值实现锁定跟踪，这和捕获也一样是利用了伪随机序列优良的自相关性[13]。

图7为跟踪电路的结构示意图。由上图可以看出，捕获到的信号将分别与超前半个码元周期、滞后半个码元周期的本地PN码序列进行相关运算。利用鉴相器，判断捕获的信号与目前的超前或滞后序列的相位差，从而控制本地PN码朝着对应的方向调整相位，使相位差在0附近进行波动。本文采用三阶锁相环进行跟踪。

利用发射机产生的扩频信号进行捕获与跟踪，在Matlab 下的仿真结果如图8所示。

由图8可知，在相关值高的位置处相位完成了对齐，从而实现了捕获与跟踪。

3.5 帧同步

在无线通信过程中，在接收到信号后，需要在信号中找到帧头，利用帧头所携带信息来完成帧内容的信息提取，在传统的判决方法中，发送一段接近随机的帧头序列，在接收端通过对帧头信息进行对比进行校验，当和已知帧头相同时，就认为是帧头信号。

传统的判决方法如下[14-15]：首先假定每600ms为一帧信号，选取N*600ms的信号，利用相关器连续判断每个ms的相关值，并将其判决为±1，一共有N*600个±1数据。在每一帧信号中，将上面得到的±1数据与帧头对比，从而判断帧头的位置，同时进行多次对比，将这N帧中出现次数最多的位置作为帧头处。

针对传统方案中存在低信噪比下误码过高、同步困难的问题，本文利用了一种软相关算法，其基本原理是利用已知帧头进行相关累加，选取一帧中累加结果最大的位置作为帧头。其核心思路是要将多个比特的信号软信息进行累加，例如，假定帧头为1010序列，那么在接收端接收到信号可能为[51，-18，18，-39]4个数据，采用传统算法后，变为[1，-1，1，-1]，能够与发射端帧头对应，但当信噪比低的时候，可能出现接收到信号为[22，-6，-2，-10]，有一个比特由于噪声影响，其符号极性进行了翻转，传统算法无法得到正确结果，而软相关方式是将两者进行相干累加，即进行如下计算：22×1+(-6)×(-1)+(-2)×1+(-10)×(-1)=36。

用这个数据结果去和其他情况的相关结果进行对比，找出最大值，在最大值的地方将其判决为帧头。以上思路能够有效利用帧头的固定随机序列的特性，提升低信噪比下同步性能。如图9所示。

设计新的判决方法如下：同样假定600ms为一帧信号，选取N*600ms的信号，利用相关器连续判断每个ms的相关值并用十进制数记录下来。在每一帧中将得到的所有数据与帧头进行相关运算，记录最大值位置并将其作为帧头。

作者：陈纪平 蔡刚 黄志洪