CN104660305B - 一种基于wimax的电网通讯网络及通讯方法 - Google Patents

一种基于wimax的电网通讯网络及通讯方法 Download PDF

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CN104660305B CN201510076211.8A CN201510076211A CN104660305B CN 104660305 B CN104660305 B CN 104660305B CN 201510076211 A CN201510076211 A CN 201510076211A CN 104660305 B CN104660305 B CN 104660305B
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Abstract

本发明涉及一种基于WIMAX的电网通讯网络及通讯方法,其包括WIMAX信号发出端、用户终端和电力线,其特征在于,其还包括中央处理单元、第一信号测试单元、第二信号测试单元、信号调整单元和信号修正单元;所述的信号修正单元包括一修正模块,修正模块包括分光器、转换单元、开关单元和均衡模块。本发明中的基于WIMAX的电网通讯网络及通讯方法,在WIMAX电网的发射端和接收端分别进行信号的调整和修正,保证信号传输具有较高的准确度。

Description

一种基于WI MAX的电网通讯网络及通讯方法

技术领域

[0001] 本发明涉及WIMAX通信领域,尤其涉及一种基于WIMAX的电网通讯网络及通讯方 法。

背景技术

[0002] 随着我国智能电网建设的发展,基于智能电网的通信方法已成为必然的发展趋 势;各种配电设备的通信方式不断涌现,主要有光纤通信、配电线通信和无线通信。

[0003] 中国发明专利《特别用于配电系统的点到点通信系统》,申请公布号: 200980160612.4,该专利文件涉及一种通过配电网络发送的通信;更涉及点到点通信系统, 通过该点到点通信系统,信息可从在该配电网络中的任意一个地点很容易发射到该网络中 任意的其它地点。该专利中,点到点通信通过配电线传输,传输范围需覆盖配电线不能在未 覆盖配电线的地区传输。

[0004] 鉴于上述缺陷,本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于WIMAX的电网通讯网络及通讯方法,用以克服上 述技术缺陷。

[0006] 为实现上述目的,本发明提供一种基于WMAX的电网通讯网络,其包括WMAX信号 发出端、用户终端和电力线,其特征在于,其还包括中央处理单元、第一信号测试单元、第二 信号测试单元、信号调整单元和信号修正单元,其中,

[0007] 所述中央处理单元内设置有所述第一信号测试单元和第二信号测试单元比对的 第一基准信号及其比对参照的阀值,并向所述信号调整单元和信号修正单元发送控制指 令;

[0008] 所述第一信号测试单元,其接收所述WMAX信号发出端发送的需求信号并对其进 行采样检测,其在连续的No个周期内选取每个周期的波峰值为采样点,间隔时间To采样一 次,选取Mo次,判定Mo次选取的采样峰值信息是否在所述中央处理单元预先设置的阀值K0-K1之间,将比对结果发送至所述中央处理单元和信号调整单元内进行处理;

[0009] 所述信号调整单元,其接受所述中央处理单元的控制指令,在所述需求信号不能 满足要求时,对所述信号发出端发出的信号进行调整后发送至所述信号发出端;

[0010] 所述第二信号测试单元,其接收所述电力线上的数据信号,经还原处理后进行采 样及检测,判断采样峰值信息是否在所述中央处理单元预先设置的阀值K3〜K4之间,并将比 对结果分别传输至所述中央处理单元和信号修正单元;

[0011] 所述信号修正单元,其接受所述中央处理单元的控制指令,在所述需求信号不能 满足要求时,对接收自第二信号处理单元的需求信号进行修正,其每间隔N1个周期,在第N1+ 1个周期内选取X个取样点,连续选取此次,并且预设一阀值K2 (K2>0),若任一连续的上升沿 或下降沿的中间Χ-2个取样点的值在_Κ2〜Κ2,则此组乂-2个取样点的值修正为需求信号波形 的极值;

[0012] 其中,信号修正单元包括一修正模块,修正模块包括分光器、转换单元、开关单元 和均衡模块,其中所述分光器将光信号分为两路,分别传输给转换单元和开关单元,所述转 换单元将光信号转换为电流信号或电压信号,根据设定阈值判断光功率是否过载并存储光 功率值,若功率过载并持续时间T,则向输出反馈信号,调整输出功率,开关单元暂时断开; 若电流信号或电压信号没有达到设定阈值,则开关单元闭合,光信号传输到均衡模块;

[0013] 所述均衡模块包括一光电转换模块、一滤波模块、一放大模块和一判决模块,其中 所述光电转换模块将接收到的光信号转化成电信号,电信号经过滤波模块滤去干扰信号, 经过放大模块将信号放大的需要的强度,判决模块对信号均衡,根据判决公式对电信号进 行判决,矫正信号传输过程中产生的干扰〇

[0014] 进一步地,所述的判决模块根据判决公式判决,

[0015] 判决公式:

[0016]

Figure CN104660305BD00061

[0017] 上述公式中Uk为在WMAX信号发出端1输入信号序列a的均值,yk为在判决模块接 收到的序列,σ2为噪声的方差,则恢复出的最有可能序列可有上述公式计算得出。

[0018] 进一步地,所述第一信号测试单元包括一信号采集模块和一第一控制模块,其中,

[0019] 所述信号采集模块,用以还原得到所述需求信号,其包括一耦合模块、一检波模 块、一滤波模块、一放大增益模块和一信号传输端口;

[0020] 所述第一控制模块,其包括一第一处理单元、一第一延迟模块和一第一接口单元, 所述第一处理单元,其获取所述中央处理单元预设的阀值KdPK1,并获取峰值采样信息,并 参照该阀值KdPK1对所述需求信号进行比对;

[0021] 所述第一延迟模块,其接收所述第一处理单元输出的峰值采样信息,延迟一时间 !\后,发送至所述第一处理单元。

[0022] 进一步地,信号修正单元还包括一第三处理单元、一第三延迟模块和一修正电路, 其中,

[0023] 所述第三处理单元,用以获取所述第二信号测试单元中的接收信号波形的M1组取 样信息,每组包含X个取样点;

[0024] 所述第三延迟模块包括Χ-2个依序串接的延迟器,其分别与所述第三处理单元的 输出端连接,接收到所述取样点后延迟一预设时间!^后输出;

[0025] 比较模块内设置有Χ-2个比较器,每一比较器分别与各延迟器连接。

[0026] 进一步地,所述中央处理单元内存储有阀值Ko、K1、K2、K3和Κ4,其中,Ko、K1、K3和Κ4满 足公式⑵的函数关系式,

[0027]

Figure CN104660305BD00062

[0028] 式中,α和β为修正系数,其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定, γ ο为基准失真度,其大小由系统传输性能决定。

[0029] 进一步地,所述的WIMX信号发出端中包括加密模块,所述加密模块包括一密钥产 生模块、一管理模块和一变换模块,其中,密钥产生模块产生一随机密钥key并存储在管理 模块中;所述变换模块,对消息帧中daral或data2即信息部分和密钥key分别进行移位变 换,所述变换模块,对移位变换后的消息部分和密钥部分进行乘积变换,并对乘积变换结果 进行移位变换,得到加密后的消息帧中daral或dara2即信息部分;

[0030] 所述变换模块,对管理单元存储的初始密钥1(_1〇1〇«11和密钥key分别进行移位变 换,对移位变换后的管理单元存储的初始密钥1(_1〇1〇«11和密钥部分进行乘积变换,并对乘积 变换结果进行移位变换,得到加密后的密钥key。

[0031] 进一步地,在每个用户终端中都包括以解密模块,包括一验证模块、一管理模块和 一逆变换模块,其中,验证模块对信息进行CRC校验和配对信息验证;

[0032] 所述逆变换模块,首先使用管理模块存储的初始密钥1^_1〇1〇«11对密钥key解密,所 述逆变换模块,对消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行反移位变换, 对移位变换后的消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行逆乘积变换,对 乘积变换结果进行反移位变换,得到密钥key。

[0033] 本发明还提供一种基于WIMAX的电网通讯方法,具体过程为,

[0034] 步骤a,中央处理单元获取所需信号信息并设定一阀值,信号发出端生成所需信 号,发送至第一信号测试单元,所述第一信号测试单元内的信号采集模块对生成信号进行 采样及放大处理;

[0035] 步骤b,所述第一信号测试单元内的第一控制模块在连续的No个周期内选取每个 周期的波峰值为采样点,间隔时间To采样一次,采样Mo次,将该生成信号的峰值信息与所述 中央处理单元存储的第一基准信号及预设阀值K^K1进行比对;

[0036] 步骤c,所述第一控制模块将上述步骤b中的峰值信息比对结果发送至所述中央处 理单元,若该峰值在阀值Ko-K1之间,则所述中央处理单元通知所述信号发出端向电力线发 送需求信号,若峰值不在阀值Ko-K1之间,则向信号调整单元发出调整发送信号的指令;

[0037] 步骤d,所述信号调整单元调制一加载信号后,由所述信号发出端重新发送至第一 信号测试单元,并在所述中央处理单元内记录该调整信息;

[0038] 步骤e,所述信号发出端的发射信息满足需求时,通过所述电力线发送所述需求信 号;

[0039] 步骤f,第二信号测试单元接收所述需求信号后进行峰值信息采样,并按照中央处 理单元内的设定阀值K3和K4进行判断,若该峰值在阀值K3〜K4之间,则所述中央处理单元通 知向用户终端发送所述需求信号,若峰值不在阀值K3〜K4之间,则向所述信号修正单元发出 调整发送信号的指令;

[0040] 步骤g,所述信号修正单元对所述需求信号进行修正,经所述第二信号测试单元测 试符合要求后发送至用户终端,并在所述中央处理单元内记录该修正信息;

[0041] 其中,所述的信号修正单元的信号修正过程,具体为:

[0042] 步骤a61,所述信号调整单元内的第三处理单元每间隔他个周期,在第他+1个周期 内选取X个取样点,连续选取犯欠,并获取阀值K2 (K2>0);

[0043] 步骤a62,第三延迟模块内的Χ-2个依序串接的延迟器接收所述第三处理单元的X 个取样点信息,延迟一时间1~2后输出;

[0044] 步骤a63,比较模块内的X-2个比较器分别接收所有延迟器的取样点信号值;

[0045] 步骤a64,所述比较模块内的X-2个比较器判断信号波形中连续的上升沿或下降沿 的中间[(X-2) /2]个取样点信号值是否都在阀值-K2〜K2的范围内;若在其范围内,则执行步 骤a65,所述比较模块向所述修正模块发送一触发信号;若不在其范围内,则跳转至步骤 a61 ;

[0046] 步骤a66,所述修正模块发送一触发信号,所述修正模块输出修正后的信号,并传 输至所述第二信号测试单元。

[0047] 进一步地,所述的信号调整单元的信号调整过程,具体为:

[0048] 步骤a41,所述信号调整单元获取所述需求信号与阀值Ko和心的差值;

[0049] 步骤a42,所述信号调整单元根据该差值信号产生一加载信号,传输至所述信号发 出立而;

[0050] 步骤a43,所述信号发出端根据该加载信号调解成一调整信号,并与上述需求信号 合成为新的需求信号;

[0051] 步骤a44,所述信号发出端重新向所述第一信号测试单元发送该新的需求信号,判 断该信号是否符合判断条件,执行上述步骤c。

[0052] 与现有技术比较本发明的有益效果在于:本发明的基于WIMAX的电网通讯网络及 方法,能够在一集中的中央处理单元的控制下对发出端的需求信号进行调整,对接收端的 需求信号进行修正,设置具有一定函数关系的阀值,对系统传输性能的可靠性进行有效的 掌握;系统中具有多个信号检测单元,其取样和比对信号的过程仅以峰值作为阀值比对的 参考基准,较为方便准确,节约程序;信号修正过程中,对间隔的采样信号组进行冗余判断, 确保信号还原具有较高的准确性。

附图说明

[0053] 图1为本发明的基于WIMX的电网通讯网络的功能框图;

[0054] 图2为本发明的第一信号测试单元的功能框图;

[0055] 图3为本发明的第二信号测试单元的功能框图;

[0056] 图4为本发明的信号修正单元的功能框图;

[0057] 图5为本发明的修正模块的功能框图;

[0058] 图6为本发明的均衡模块的功能框图;

[0059] 图7为本发明的加密模块的功能框图;

[0060] 图8为本发明的解密模块的功能框图;

[0061] 图9为本发明的基于WIMX的电网通讯的流程图;

[0062] 图10为本发明的WIMX网络通信方法的所述第一控制模块的采样检测流程图;

[0063] 图11为本发明WIMX网络通信方法所述信号调整单元的信号调整流程图;

[0064] 图12为本发明WIMAX网络通信方法的信号修正单元的信号修正流程图。

具体实施方式

[0065] 以下结合附图,对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

[0066] 本发明基于WIMAX的电网通讯网络对电网电力线两端的承载信号进行间隔性测 试,通过与要求传送的数据信息进行比对,确定电力线传输系统的可靠性,该过程通过统一 的中央处理单元处理。

[0067] 请参阅图1所示,其为本发明基于WMAX的电网通讯网络的功能框图,本发明的通 讯网络包括WIMX信号发出端1、第一信号测试单元2、第二信号测试单元5、信号调整单元7、 信号修正单元8、中央处理单元4以及一用户终端6,其中,所述的WIMAX信号发出端1,其根据 需求形成待发送的信号,并向所述第一信号测试单元2或电力线3传输需求信号;所述第一 信号测试单元2,其对所述的WIMAX信号发出端1发送信号进行检测,并与预存在所述中央处 理单元4内的用户需求信号进行比对,将比对结果分别传输至所述中央处理单元4和信号调 整单元7;所述信号调整单元7接受所述中央处理单元4的控制指令,在所述需求信号不能满 足要求时,对所述WMAX信号发出端1发出的信号进行调整后发送至所述WMAX信号发出端 1〇

[0068] 所述的电力线3的终端设置所述第二信号测试单元5,其接收所述电力线3上的数 据信号,经还原处理后与所述中央处理单元4内预设的需求信号阀值进行比对,并将比对结 果分别传输至所述中央处理单元4和信号修正单元8;所述信号修正单元8接受所述中央处 理单元4的控制指令,对接收到的数据信号进行处理后发送至所述第二信号测试单元5,测 试结果符合要求后,发送至所述用户终端6完成载波通信过程。

[0069] 所述中央处理单元4内分别设置有所述第一信号测试单元2和第二信号测试单元5 比对的第一基准信号及其对比参照的阀值,该基准信号是根据所述信号发出端1的需求信 号进行调制而成,其与需求数据信息完全一致。所述中央处理单元4设置在配电系统中的子 站或变电站内,其能同时对多种载波信号进行处理,并向所述信号调整单元7和信号修正单 元8发送控制指令。

[0070] 请参阅图2所示,其为本发明的第一信号测试单元的功能框图,所述第一信号测试 单元包括信号采集模块21和第一控制模块22,所述信号采集模块21包括耦合模块211、检波 模块212、滤波模块213、放大增益模块214和信号传输端口 215,所述耦合模块211包括耦合 保护电路以抑制电干扰,信号经过所述耦合保护电路后通过所述检波模块212,用以检出待 传输信号中的需求数据波形,再经过所述滤波模块213得到需求数据波形,经所述放大增益 模块214进行放大后,通过所述信号传输端口 215传输至所述第一控制模块22。

[0071] 所述第一控制模块22内置有第一处理单元221、第一延迟模块222和第一接口单元 224,所述第一处理单元221,其采集峰值信号后将所述需求信号与所述中央处理单元4内的 第一基准信号进行比对,所述第一处理单元221控制两信号的加载电压在同一值U,并获取 预先设置的一阀值KdPK1,在连续的No个周期内选取每个周期的波峰值为采样点,间隔时间 To米样一次,选取Mo次,所述延迟模块222为一延迟器,其将米样点信息延迟一时间Ti后传输 至所述第一处理单元221,所述第一处理单元221判定Mo次选取的采样峰值信息是否在Kq-K1 之间,并将判断结果通过所述第一接口单元224传输至所述中央处理单元4内进行处理。比 对信号的过程仅以峰值作为阀值比对的参考基准,较为方便准确,节约程序。

[0072] 所述信号调整单元7包括一波形发生器,用以产生一加载信号,其传输至所述 W頂AX信号发出端1,所述WMAX信号发出端1根据该加载信号形成一调整信号,所述调整信 号与所述WIMX信号发出端1的待传送信号合成形成客户需求的数据波形。

[0073] 请参阅图3所示,其为本发明的第二信号测试单元的功能框图,所述第二信号测试 单元5包括一信号收集模块21和第二控制模块52,所述信号收集单元51包括载波模块511、 耦合模块二512、收发隔离模块513、放大模块514和信号输出端口 515,所述载波模块511承 载有所述电力线3上的所有传输信号;所述耦合模块二512包括一耦合保护电路,从所述载 波模块513上接收或发送信息,抑制系统中的电干扰;所述收发隔离模块513,将强功率信号 和远端发送的微弱信号进行有效隔离;接收信号进行放大还原转换后经所述信号传输端口 515传输至所述第二控制模块52。

[0074] 所述第二控制模块52包括第二延迟模块521、第二处理单元522和第二接口单元 523,所述第二处理单元522、第二延迟模块521与所述第一处理单元221、第一延迟模块222 的采样及对比过程相同,比对的阀值为1(3和1(4。

[0075] 请参阅图4所示,其为本发明的信号修正单元的功能框图,其包括第三处理单元 80、第三延迟模块81、比较模块82和修正模块83,所述第三处理单元80,用以获取所述信号 收集模块51中的接收信号波形的取样信息,取样规则为:每间隔N1个周期,在第N1+l个周期 内选取X个取样点,连续选取施次,并且预设一阀值K2 (K2>0);若任一连续的上升沿或下降 沿的中间[(Χ-2) /2]个取样点的值在-Κ2〜Κ2,则施组[(Χ-2) /2]个取样点的值修正为需求信 号波形的极值;

[0076] 所述第三延迟模块81内包括Χ-2个依序串接的延迟器,其分别与所述第三处理单 元80的输出端连接,接收到所述取样点后延迟一预设时间!^后输出;所述比较模块82内设 置有Χ-2个比较器,每一比较器分别与各延迟器连接,若各比较器都判断所述取样点信号值 在一阀值-Κ2〜Κ2的范围内,贝Ij向所述修正模块发送一触发信号,所述修正模块输出修正后 的信号,并传输至所述第二信号测试单元5。上述阀值判断的过程采用冗余判定,在所有比 较器的取样点值在_Κ2〜Κ2的范围内时,进行处理,保证了与原信号较高的重合度。

[0077] 在本发明中,修正模块包括分光器831、一转换单元832、开关单元833和均衡模块 834,其中所述分光器831将光信号分为两路,分别传输给转换单元832和开关单元833,所述 转换单元832将光信号转换为电流信号或电压信号,根据设定阈值判断光功率是否过载并 存储光功率值,若功率过载并持续时间T,则向输出反馈信号,调整输出功率,开关单元833 暂时断开;若电流信号或电压信号没有达到设定阈值,则开关单元833闭合,光信号传输到 均衡模块834。

[0078] 所述均衡模块834包括一光电转换模块835、一滤波模块836、一放大模块837和一 判决模块838,其中所述光电转换模块835将接收到的光信号转化成电信号,电信号经过滤 波模块836滤去干扰信号,经过放大模块837将信号放大的需要的强度,判决模块838对信号 均衡,根据判决公式对电信号进行判决,矫正信号传输过程中产生的干扰。恢复出原始信号 后,经过电光转换器839将恢复信号转换为光信号继续传输至相应的修正电路83中。

[0079] 判决公式:

[0080]

Figure CN104660305BD00101

[0081]上述公式中Uk为在WMAX信号发出端1输入信号序列a的均值,yk为在判决模块接 收到的序列,σ2为噪声的方差,则恢复出的最有可能序列可有上述公式计算得出。

[0082] 请参阅图7所示,其为本发明的通信系统加密模块的功能框图,所述的WMAX信号 发出端1中包括加密模块,所述加密模块包括一密钥产生模块111、一管理模块112和一变换 模块113,其中密钥产生模块111产生一随机密钥key并存储在管理模块112中,所述变换模 块113,对消息帧中daral或data2即信息部分和密钥key分别进行移位变换,所述变换模块 113,对移位变换后的消息部分和密钥部分进行乘积变换,并对乘积变换结果进行移位变 换,得到加密后的消息帧中daral或dara2即信息部分。

[0083] 所述变换模块113,对管理单元112存储的初始密钥1(_1〇1〇«11和密钥key分别进行移 位变换,对移位变换后的管理单元112存储的初始密钥1(_1〇1〇«11和密钥部分进行乘积变换, 并对乘积变换结果进行移位变换,得到加密后的密钥key。

[0084] 请参阅图8所示,其为本发明的通信系统解密模块的功能框图,在每个用户终端6 中都包括以解密模块,包括一验证模块611、一管理模块612和一逆变换模块613,其中验证 模块611对信息进行CRC校验和配对信息验证。如果接收到的一对消息帧,有一个CRC校验结 果错误,则丢弃两个消息帧,管理模块612向WIMAX信号发出端1发送请求,等待W頂AX信号发 出端1重传。若校验结果正确,则对消息帧进行配对验证,选取配对信息一致的一对消息帧 传递到逆变换模块613中进行解码。

[0085] 所述逆变换模块613,首先使用管理模块612存储的初始密钥1^_1〇1〇«11对密钥key解 密,所述逆变换模块613,对消息帧中密钥key和管理模块612存储的初始密钥1^_1〇1〇«11进行 反移位变换,对移位变换后的消息帧中密钥key和管理模块612存储的初始密钥1^_1〇1〇«11进 行逆乘积变换,对乘积变换结果进行反移位变换,得到密钥key。

[0086] 所述逆变换模块613,后用密钥key对两个存放datal、data2的消息帧分别解密,所 述逆变换模块613,对消息帧中密钥key和消息帧中的daral、data2进行反移位变换,对移位 变换后的消息帧中密钥key和消息帧中的daral、data2进行逆乘积变换,对乘积变换结果进 行反移位变换,逆变换模块613得到解密后信息,发送解密信息。

[0087] 请参阅表1、表2所示,其为消息帧结构格式图,表1为daral部分消息帧格式图,表2 为dara2部分消息帧格式图,其中加密模块产生一组相同的随机数,作为加密信息的配对信 息,加密信息中daral部分选取信息的基数位,data2部分选取信息的偶数位,key为对信息 加密和解密密钥,CRC验证为一种差错校验码,验证传输过程中是否有误码。

[0088] 表 1

[0089]

Figure CN104660305BD00111

[0090] 表 2

[0091]

Figure CN104660305BD00112

[0092] 请参阅图9所示,其为本发明基于WIMX的电网通讯的流程图,其过程为:

[0093] 步骤al,所述中央处理单元4获取所需信号信息并设定一阀值,信号发出端1生成 所需信号,发送至所述第一信号测试单元2,所述第一信号测试单元2内的信号采集模块21 对该生成信号进行采样及放大处理。

[0094] 在本发明中,WIMAX网络不能实时对所需信号进行测试及调整,每隔预设时间T, WMAX通讯网络根据需求信号及其传输过程,测试系统的可靠性。所述中央处理单元4根据 需求信号形成所述第一标准信号及预设阀值1(()、1(1、1(2、1(3和1(4。在中央处理单元的控制下对 发出端的需求信号进行调整,对接收端的需求信号进行修正,能够对系统传输性能的可靠 性进行有效的掌握。所述信号发出端1生成所需信号并发射至所述信号采集模块21,经所述 耦合模块211、检波模块212、滤波模块213和放大增益模块214还原需求信号的波形。

[0095] 步骤a2,所述第一信号测试单元2内的第一控制模块22在连续的No个周期内选取 每个周期的波峰值为采样点,间隔时间To采样一次,采样Mo次,将该生成信号的峰值信息与 所述中央处理单元4存储的第一基准信号及预设阀值K^K1进行比对;

[0096] 请参阅图10所示,其为本发明WIMAX网络通信方法的所述第一控制模块的采样检 测过程,具体为:

[0097] 步骤a21,所述第一处理单元221将第一基准信号和需求信号施加相同的电压U,从 所述中央处理单元4获取阀值Ko和K1;

[0098] 步骤a22,所述第一处理单元221在连续的No个周期内选取每个周期的波峰值为采 样点,间隔时间To采样一次,选取Mo次;

[0099] 步骤a23,所述延迟模块将采样点信息延迟一时间T1后传输至所述第一处理单元 221;

[0100] 步骤a24,所述第一处理单元221判断Mo组选取的采样峰值信息是否在Ko-K1之间, 并将判断结果通过所述第一接口单元224传输至所述中央处理单元4和信号调整单元7内进 行处理。

[0101] 步骤a3,所述第一控制模块22将上述步骤中的峰值信息比对结果发送至所述中央 处理单元4,若该峰值在阀值Ko-K1之间,则所述中央处理单元4通知所述信号发出端1向电力 线发送该需求信号,若峰值不在阀值Ko-K1之间,则向所述信号调整单元7发出调整发送信号 的指令。

[0102] 步骤a4,所述信号调整单元7调制一加载信号后,由所述信号发出端1重新发送至 第一信号测试单元2,并在所述中央处理单元4内记录该调整信息。

[0103] 请参阅图11所示,其为本发明WMAX网络通信方法所述信号调整单元的信号调整 过程,具体为:

[0104] 步骤a41,所述信号调整单元7获取所述需求信号与阀值Ko和心的差值;

[0105] 步骤a42,所述信号调整单元根据该差值信号产生一加载信号,传输至所述信号发 出立而1;

[0106] 步骤a43,所述信号发出端1根据该加载信号调解成一调整信号,并与上述需求信 号合成为新的需求信号;

[0107] 步骤a44,所述信号发出端1重新向所述第一信号测试单元2发送该新的需求信号, 判断该信号是否符合判断条件,执行上述步骤a3。

[0108] 步骤a45,所述信号发出端的发射信息满足需求时,通过所述电力线3发送该需求 信号。

[0109] 所述电力线3发送信号时,向发送信号加载一导引波以保证传输过程中的低失真 度。

[0110] 步骤a6,所述第二信号测试单元5接收所述需求信号后进行峰值信息采样,并按照 中央处理单元4内的设定阀值K3和K4进行判断,若该峰值在阀值K3〜K4之间,则所述中央处 理单元通知向所述用户终端发送该需求信号,若峰值不在阀值K3〜K4之间,则向所述信号修 正单元发出调整发送信号的指令。

[0111] 所述第二信号测试单元5中的信号收集模块51经载波模块511、耦合模块512、收发 隔离模块513处理后还原需求信号,所述第二控制模块52内的第二处理单元522以及延迟模 块521按上述步骤a2进行采样比对处理,并将比对结果传输至所述中央处理单元4内。

[0112] 上述阀值KtKK^K3和K4之间具有确定的函数关系,请参阅公式(1)所示,其为阀值 之间的关系式,

[0113]

Figure CN104660305BD00131

[0114] 式中,α和β为修正系数,其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定, γ 〇为基准失真度,其大小由系统传输性能决定。

[0115] 上述公式(1)使得Κ3<Κο,同时,保证电力线终端接收的信号在一定的失真 范围内,使得测试机调整更加符合实际。

[0116] 请参阅图12所示,其为本发明WMAX网络通信方法的信号修正单元的信号修正过 程,具体为:

[0117] 步骤a61,所述信号调整单元4内的第三处理单元80每间隔N1个周期,在第Λ+l个周 期内选取X个取样点,连续选取犯欠,并获取阀值K2 (K2>0);

[0118] 步骤a62,所述第三延迟模块81内的Χ-2个依序串接的延迟器接收所述第三处理单 元80的X个取样点信息,延迟一时间!^后输出;

[0119] 步骤a63,所述比较模块82内的X-2个比较器分别接收所有延迟器的取样点信号 值;

[0120] 步骤a64,所述比较模块82内的X-2个比较器判断信号波形中连续的上升沿或下降 沿的中间[(X-2) /2]个取样点信号值是否都在阀值-K2〜K2的范围内;若在其范围内,则执行 步骤a65,所述比较模块82向所述修正模块83发送一触发信号;若不在其范围内,则跳转至 步骤a61;

[0121] 步骤a66,所述修正模块83发送一触发信号,所述修正模块83输出修正后的信号, 并传输至所述第二信号测试单元5。

[0122] 步骤a7,所述信号修正单元8对需求信号进行修正,经所述第二信号测试单元5测 试符合要求后发送至用户终端6,,并在所述中央处理单元4内记录该修正信息。

[0123] 所述中央处理单元4内记录有信号调整和修正信息,配电系统根据该调整和修正 信息的差异,可适当调整该系统的运行参数,用以维护系统的稳定性。

[0124] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,对发明而言仅仅是说明性的,而非限制性的。 本专业技术人员理解,在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变,修改, 甚至等效,但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1. 一种基于WIMAX的电网通讯网络,其包括WMAX信号发出端、用户终端和电力线,其特 征在于,其还包括中央处理单元、第一信号测试单元、第二信号测试单元、信号调整单元和 信号修正单元,其中, 所述中央处理单元内设置有所述第一信号测试单元和第二信号测试单元比对的第一 基准信号及其比对参照的阀值,并向所述信号调整单元和信号修正单元发送控制指令; 所述第一信号测试单元,其接收所述WIMAX信号发出端发送的需求信号并对其进行采 样检测,其在连续的No个周期内选取每个周期的波峰值为采样点,间隔时间To采样一次,选 取Mo次,判定Mo次选取的采样峰值信息是否在所述中央处理单元预先设置的阀值心-心之 间,将比对结果发送至所述中央处理单元和信号调整单元内进行处理; 所述信号调整单元,其接受所述中央处理单元的控制指令,在所述需求信号不能满足 要求时,对所述信号发出端发出的信号进行调整后发送至所述信号发出端; 所述第二信号测试单元,其接收所述电力线上的数据信号,经还原处理后进行采样及 检测,判断采样峰值信息是否在所述中央处理单元预先设置的阀值K3〜K4之间,并将比对结 果分别传输至所述中央处理单元和信号修正单元; 所述信号修正单元,其接受所述中央处理单元的控制指令,在所述需求信号不能满足 要求时,对接收自第二信号处理单元的需求信号进行修正,其每间隔N1个周期,在第N1+l个 周期内选取X个取样点,连续选取%次,并且预设一阀值K2 (K2>0),若任一连续的上升沿或 下降沿的中间Χ-2个取样点的值在_Κ2〜Κ2,则施组Χ-2个取样点的值修正为需求信号波形的 极值; 其中,信号修正单元包括一修正模块,修正模块包括分光器、转换单元、开关单元和均 衡模块,其中所述分光器将光信号分为两路,分别传输给转换单元和开关单元,所述转换单 元将光信号转换为电流信号或电压信号,根据设定阈值判断光功率是否过载并存储光功率 值,若功率过载并持续时间Τ,则向输出反馈信号,调整输出功率,开关单元暂时断开;若电 流信号或电压信号没有达到设定阈值,则开关单元闭合,光信号传输到均衡模块; 所述均衡模块包括一光电转换模块、一滤波模块、一放大模块和一判决模块,其中所述 光电转换模块将接收到的光信号转化成电信号,电信号经过滤波模块滤去干扰信号,经过 放大模块将信号放大的需要的强度,判决模块对信号均衡,根据判决公式对电信号进行判 决,矫正信号传输过程中产生的干扰。
2. 根据权利要求1所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,所述的判决模块根 据判决公式判决, 判决公式:
Figure CN104660305BC00021
(1) 上述公式中Uk为在WMAX信号发出端1输入信号序列Xk的均值,yk为在判决模块接收到 的序列,〇2为噪声的方差,则恢复出的最有可能序列可有上述公式计算得出。
3. 根据权利要求1所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,所述第一信号测试 单元包括一信号采集模块和一第一控制模块,其中, 所述信号采集模块,用以还原得到所述需求信号,其包括一耦合模块、一检波模块、一 滤波模块、一放大增益模块和一信号传输端口; 所述第一控制模块,其包括一第一处理单元、一第一延迟模块和一第一接口单元,所述 第一处理单元,其获取所述中央处理单元预设的阀值KdPK1,并获取峰值采样信息,并参照 该阀值KdPK1对所述需求信号进行比对; 所述第一延迟模块,其接收所述第一处理单元输出的峰值采样信息,延迟一时间T1后, 发送至所述第一处理单元。
4. 根据权利要求3所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,信号修正单元还包 括一第三处理单元、一第三延迟模块和一修正电路,其中, 所述第三处理单元,用以获取所述第二信号测试单元中的接收信号波形的施组取样信 息,每组包含X个取样点; 所述第三延迟模块包括X-2个依序串接的延迟器,其分别与所述第三处理单元的输出 端连接,接收到所述取样点后延迟一预设时间!^后输出; 比较模块内设置有X-2个比较器,每一比较器分别与各延迟器连接。
5. 根据权利要求3所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,所述中央处理单元 内存储有阀值“!(!、心上和^其中士^和以满足公式⑵的函数关系式,
Figure CN104660305BC00031
(2) 式中,α和β为修正系数,其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定,γ ◦为基 准失真度,其大小由系统传输性能决定。
6. 根据权利要求3所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,所述的WMAX信号发 出端中包括加密模块,所述加密模块包括一密钥产生模块、一管理模块和一变换模块,其 中,密钥产生模块产生一随机密钥key并存储在管理模块中;所述变换模块,对消息帧中 datal或data2即信息部分和密钥key分别进行移位变换,所述变换模块,对移位变换后的消 息部分和密钥部分进行乘积变换,并对乘积变换结果进行移位变换,得到加密后的消息帧 中datal或data2即信息部分; 所述变换模块,对管理单元存储的初始密钥1(_1〇1〇«11和密钥key分别进行移位变换,对 移位变换后的管理单元存储的初始密钥K_known和密钥部分进行乘积变换,并对乘积变换 结果进行移位变换,得到加密后的密钥key。
7. 根据权利要求6所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,在每个用户终端中 都包括以解密模块,包括一验证模块、一管理模块和一逆变换模块,其中,验证模块对信息 进行CRC校验和配对信息验证; 所述逆变换模块,首先使用管理模块存储的初始密钥1^_1〇1〇«11对密钥key解密,所述逆 变换模块,对消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行反移位变换,对移 位变换后的消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行逆乘积变换,对乘积 变换结果进行反移位变换,得到密钥key。
8. —种基于WIMX的电网通讯方法,其特征在于,具体过程为, 步骤a,中央处理单元获取所需信号信息并设定一阀值,信号发出端生成所需信号,发 送至第一信号测试单元,所述第一信号测试单元内的信号采集模块对生成信号进行采样及 放大处理; 步骤b,所述第一信号测试单元内的第一控制模块在连续的No个周期内选取每个周期的 波峰值为采样点,间隔时间To采样一次,采样Mo次,将该生成信号的峰值信息与所述中央处 理单元存储的第一基准信号及预设阀值K^K1进行比对; 步骤c,所述第一控制模块将上述步骤b中的峰值信息比对结果发送至所述中央处理单 元,若该峰值在阀值Ko-K1之间,则所述中央处理单元通知所述信号发出端向电力线发送需 求信号,若峰值不在阀值Ko-K1之间,则向信号调整单元发出调整发送信号的指令; 步骤d,所述信号调整单元调制一加载信号后,由所述信号发出端重新发送至第一信号 测试单元,并在所述中央处理单元内记录该调整信息; 步骤e,所述信号发出端的发射信息满足需求时,通过所述电力线发送所述需求信号; 步骤f,第二信号测试单元接收所述需求信号后进行峰值信息采样,并按照中央处理单 元内的设定阀值K3和K4进行判断,若该峰值在阀值K3〜K4之间,则所述中央处理单元通知向 用户终端发送所述需求信号,若峰值不在阀值K3〜K4之间,则向所述信号修正单元发出调整 发送信号的指令; 步骤g,所述信号修正单元对所述需求信号进行修正,经所述第二信号测试单元测试符 合要求后发送至用户终端,并在所述中央处理单元内记录该修正信息; 其中,所述的信号修正单元的信号修正过程,具体为: 步骤a61,所述信号调整单元内的第三处理单元每间隔他个周期,在第他+1个周期内选 取X个取样点,连续选取犯欠,并获取阀值K2 (K2>0); 步骤a62,第三延迟模块内的Χ-2个依序串接的延迟器接收所述第三处理单元的X个取 样点信息,延迟一时间!^后输出; 步骤a63,比较模块内的X-2个比较器分别接收所有延迟器的取样点信号值; 步骤a64,所述比较模块内的X-2个比较器判断信号波形中连续的上升沿或下降沿的中 间[(X-2)/2]个取样点信号值是否都在阀值-K2〜K2的范围内;若在其范围内,则执行步骤 a65,所述比较模块向所述修正模块发送一触发信号;若不在其范围内,则跳转至步骤a61; 步骤a66,所述修正模块发送一触发信号,所述修正模块输出修正后的信号,并传输至 所述第二信号测试单元。
9.根据权利要求8所述的基于WIMAX的电网通讯方法,其特征在于,所述的信号调整单 元的信号调整过程,具体为: 步骤a41,所述信号调整单元获取所述需求信号与阀值Ko和心的差值; 步骤a42,所述信号调整单元根据该差值信号产生一加载信号,传输至所述信号发出 端; 步骤a43,所述信号发出端根据该加载信号调解成一调整信号,并与上述需求信号合成 为新的需求信号; 步骤a44,所述信号发出端重新向所述第一信号测试单元发送该新的需求信号,判断该 信号是否符合判断条件,执行上述步骤c。
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