CN109756245B - 基于电力线载波的多频点跳频通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信速率高、实时性强、抗干扰性能强的基于电力线载波的多频点跳频通信方法,包括以下步骤：A、进行全频点信道扫描，获取最优通信频点；B、采用最优通信频点通信；C、若失败，转D；反之，转B；D、使用全部频点中频率最低的1/3频点进行通信，若失败，转E；反之，转B；E、使用全部频点中频率处于中间的1/3频点进行通信，若失败，转至步骤F；反之，转B；F、使用全部频点中频率最高的1/3频点进行通信，若成功，转B；反之，依次执行B、C、D、E、F两轮，若失败，则放弃该数据传输。

Description

基于电力线载波的多频点跳频通信方法

技术领域

本发明涉及一种基于电力线载波的多频点跳频通信方法，主要应用于用电信息采集领域。

背景技术

电力线载波通信在用电信息领域大批量使用，随着科技的发展，载波的实时通信和大数据采集与分析已经成为一种迫切的需求。

目前主流通信方案包括：1)节点和节点使用单一频点进行通信，该方案设计简单成本较低，但是当该方案的使用频点受到干扰时将会造成无法实时通信。2)主节点可以支持多频点进行通信，和从节点通信时进行使用单频点尝试通信，一旦通信成功频点将会固定下来，短时间内不更改频点，只有当通信不上时，再次尝试使用其他频点进行通信，周而复始。3)节点和节点使用多频点同时通信，该方案虽然提高了通信速率，但是由于传输数据使用的是多个频点并行发送数据，当其中一个或者几个频点受到干扰时，将会出现一帧数据中的几个数据错误，造成该帧数据传输失败。4)节点和节点之间使用多频点进行通信，在通信时选择所有频点中信噪比较好的一部分频点进行通信，一旦通信成功，频点在一定时间内固定下来。

上述的第1种和第2种方案通信速率低，且的使用频点受到干扰时将会造成无法实时通信，实时性差。上述第3种和第4中通信方案，虽然提高了通信速率，但是当使用的通信频点一旦受到干扰时，由于使用频点固定且一定时间段内通信使用频率不会发生跳变，依旧会出现实时通信效果差的现象。

因此，目前大量使用的单一频点通信方案，或者多频点同时发送方案已经不能满足用户的需求，迫切需要一种通信速率高，实时通信性能好的通信方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种通信速率高、实时性强、抗干扰性能强的基于电力线载波的多频点跳频通信方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，

基于电力线载波的多频点跳频通信方法，包括以下步骤：

A、在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，并设置通信信道生命周期；

B、判断所述生命周期是否结束，若否，两节点之间采用所述最优通信频点进行通信；反之，转至步骤A；

C、所述生命周期内，若两节点在所述最优通信频点通信失败，转至步骤D；反之，转至步骤B；

D、使用全部频点中频率最低的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤E；反之，转至步骤B；

E、使用全部频点中频率处于中间的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤F；反之，转至步骤B；

F、使用全部频点中频率最高的1/3频点进行通信，若通信成功，转至步骤B；反之，依次执行步骤B、C、D、E、F两轮，若仍然通信失败，则放弃该数据传输。

作为优选，所述在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，具体为：

首次通信时，节点A使用全部频点发送请求信标，收到请求信标的节点B记录下信号强度值最高的若干频点，并回复一个全频点应答信标，该应答信标数据中携带自己的通信地址；

节点A收到节点B的应答信标后，记录节点B的通信地址和信号强度值最高的若干频点；

节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息。

作为优选，节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，具体为：

节点收到请求信标或应答信标后，获取全部通信频点的信噪比SNR值；若SNR值范围为50db～80db的频点数量大于或等于6个，则选择所有SNR值范围为50db～80db的频点作为最优通信频率点；若SNR值范围为50db～80db的频点数量小于6个，则选择SNR值最大的6个频率点作为最优通信频率点。

作为优选，所述最优通信频点的数量不少于6个。

基于电力线载波的多频点跳频通信方法，包括以下步骤：

A、在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点；

B、两节点之间采用所述最优通信频点进行通信；

C、两节点在所述最优通信频点通信失败，转至步骤D；反之，转至步骤B；

D、使用全部频点中频率最低的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤E；反之，转至步骤B；

E、使用全部频点中频率处于中间的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤F；反之，转至步骤B；

F、使用全部频点中频率最高的1/3频点进行通信，若通信成功，转至步骤B；反之，依次执行步骤B、C、D、E、F两轮，若仍然通信失败，则放弃该数据传输。

作为优选，所述在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，具体为：

首次通信时，节点A使用全部频点发送请求信标，收到请求信标的节点B记录下信号强度值最高的若干频点，并回复一个全频点应答信标，该应答信标数据中携带自己的通信地址；

节点A收到节点B的应答信标后，记录节点B的通信地址和信号强度值最高的若干频点；

节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息。

作为优选，节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，具体为：

节点收到请求信标或应答信标后，获取全部通信频点的信噪比SNR值；若SNR值范围为50db～80db的频点数量大于或等于6个，则选择所有SNR值范围为50db～80db的频点作为最优通信频率点；若SNR值范围为50db～80db的频点数量小于6个，则选择SNR值最大的6个频率点作为最优通信频率点。

作为优选，所述最优通信频点的数量不少于6个。

本发明与现有技术相比有如下优点和效果：1、每次选择多个频点进行通信，可以提高通信的速率，且不易被监控和破解。2、在通信时进行频点扫描，并选择信号强度值好的频率进行通信，可以提高通信的抗干扰性。3、在选定的频点受到干扰时，及时的跳变频点，进行数据发送，可以提高通信的抗干扰性和通信实时性。

附图说明

图1是本发明通信流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍。

由于电力线干扰存在突发性和时变性，单一的通信频点已经无法满足现场的实时通信，因此采用多频点通信势在必行。

实施例1

本发明主要是针对多频点载波通信方案在通信过程中的自动跳频通信方法，包括以下步骤：

A、在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，并设置通信信道生命周期；所述通信信道生命周期根据网络大小进行设置，在200只节点的网络中，所述通信信道生命周期可以设置为15分钟；在100只节点的网络中，所述通信信道生命周期可以设置为7分钟；

B、判断所述生命周期是否结束，若否，两节点之间采用所述最优通信频点进行通信；反之，转至步骤A；

C、所述生命周期内，若两节点在所述最优通信频点通信失败，转至步骤D；反之，转至步骤B；

D、使用全部频点中频率最低的1/3频点(以保证快速高效的切换)进行通信，若仍然通信失败，转至步骤E；反之，转至步骤B；

E、使用全部频点中频率处于中间的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤F；反之，转至步骤B；

F、使用全部频点中频率最高的1/3频点进行通信，若通信成功，转至步骤B；反之，依次执行步骤B、C、D、E、F两轮，若仍然通信失败，则放弃该数据传输。

作为优选，所述在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，具体为：

节点A与节点B在第一次通信时，主动发起的节点A使用全部频点发送一个请求信标，实现全频段信号扫描，收到请求信标的节点B记录下信号强度值最高的若干通信频点，并回复一个全频点应答信标，该应答信标数据中携带自己的通信地址；

节点A收到节点B的应答信标后，记录节点B的通信地址和信号强度值最高的若干通信频点；

节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息(即，节点A到节点B的最优频点，和节点B到节点A的最优频点可能是一样也可能不一样，在最优频点确定后一定生命周期内，节点A使用节点A记录的最优频点发送，节点B使用节点B记录的最优频点发送)；具体为：

节点收到请求信标或应答信标后，获取全部通信频点的信噪比SNR值，SNR值划分为3段：优、良、差，例如：SNR值范围为80db～0db，优为50db～80db，良为20～49db，差为0～19db；若SNR值范围为50db～80db的频点数量大于或等于6个，则选择所有SNR值范围为50db～80db的频点作为最优通信频率点；若SNR值范围为50db～80db的频点数量小于6个，则选择SNR值最大的6个频率点作为最优通信频率点。

作为优选，所述最优通信频点的数量不少于6个。

实施例2

本实施例为CELENEC A band实施方案：

1)在该频段(CELENEC A频段)内选择36个频点，节点和节点在第一次通信时使用全频点信道扫描，并记录下彼此节点的地址和信号强度值最高的若干通信频点作为最优频点，具体为：

节点收到请求信标或应答信标后，获取全部通信频点的信噪比SNR值，SNR值划分为3段：优、良、差，例如：SNR值范围为80db～0db，优为50db～80db，良为20～49db，差为0～19db；若SNR值范围为50db～80db的频点数量大于或等于6个，则选择所有SNR值范围为50db～80db的频点作为最优通信频率点；若SNR值范围为50db～80db的频点数量小于6个，则选择SNR值最大的6个频率点作为最优通信频率点。

2)根据网络大小设置一个通信信道生命周期，在200只节点的网络中可以设置通信信道生命周期为15分钟，100只电表的网络节点中可以设置为7分钟。

3)在通信信道生命周期内，节点与节点之间通信使用信道扫描时彼此得到的信号强度值最高的若干通信频点进行通信。

4)当在通信信道生命周期内，使用信道扫描时彼此得到的信号强度值最高的若干通信频点通信失败时，立刻切换频点尝试通信：

首先使用全部频点的前面的三分之一进行通信尝试，即为36个频点中频率最低的前12个频点进行通信尝试，若通信成功，则在下次通信时，使用信道扫描时彼此得到的信号强度值最高的若干通信频点进行通信；否则，使用36个频点中频率处在中间的13个频点进行通信尝试，若通信成功，则在下次通信时，使用信道扫描时彼此得到的信号强度值最高的若干通信频点进行通信；否则，使用36个频点中频率最高的13个频点进行通信尝试。如果所有尝试都不成功，转至步骤3)重复上面的过程，两轮尝试不成功，将放弃该数据发送。如果尝试成功，下次依旧使用信道扫描时彼此得到的信号强度值最高的若干通信频点进行通信，直到通信信道生命周期结束，再次使用全部频点信道扫描建立下一个信号强度值最高的若干通信频点和通信信道生命周期。

实施例3

本实施例为FCC band实施方案，与实施例2基本相同，区别在于：在该频段内选择72个频点，全部频点的三分之一为24个频点。

实施例4

如图1所示，本实施例基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于包括以下步骤：

A、在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点；

B、两节点之间采用所述最优通信频点进行通信；

C、两节点在所述最优通信频点通信失败，转至步骤D；反之，转至步骤B；

D、使用全部频点中频率最低的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤E；反之，转至步骤B；

E、使用全部频点中频率处于中间的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤F；反之，转至步骤B；

F、使用全部频点中频率最高的1/3频点进行通信，若通信成功，转至步骤B；反之，依次执行步骤B、C、D、E、F两轮，若仍然通信失败，则放弃该数据传输。

作为优选，所述在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，具体为：

节点A与节点B在第一次通信时，主动发起的节点A使用全部频点发送一个请求信标，实现全频段信号扫描，收到请求信标的节点B记录下信号强度值最高的若干通信频点，并回复一个全频点应答信标，该应答信标数据中携带自己的通信地址；

节点A收到节点B的应答信标后，记录节点B的通信地址和信号强度值最高的若干通信频点；

节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息(即，节点A到节点B的最优频点，和节点B到节点A的最优频点可能是一样也可能不一样，在最优频点确定后一定生命周期内，节点A使用节点A记录的最优频点发送，节点B使用节点B记录的最优频点发送)；具体为：

节点收到请求信标或应答信标后，获取全部通信频点的信噪比SNR值，SNR值划分为3段：优、良、差，例如：SNR值范围为80db～0db，优为50db～80db，良为20～49db，差为0～19db；若SNR值范围为50db～80db的频点数量大于或等于6个，则选择所有SNR值范围为50db～80db的频点作为最优通信频率点；若SNR值范围为50db～80db的频点数量小于6个，则选择SNR值最大的6个频率点作为最优通信频率点。

作为优选，所述最优通信频点的数量不少于6个。

Claims (8)

1.一种基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于包括以下步骤：

A、在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，并设置通信信道生命周期；

B、判断所述生命周期是否结束，若否，两节点之间采用所述最优通信频点进行通信；反之，转至步骤A；

C、所述生命周期内，若两节点在所述最优通信频点通信失败，转至步骤D；反之，转至步骤B；

D、使用全部频点中频率最低的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤E；反之，转至步骤B；

E、使用全部频点中频率处于中间的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤F；反之，转至步骤B；

F、使用全部频点中频率最高的1/3频点进行通信，若通信成功，转至步骤B；反之，依次执行步骤B、C、D、E、F两轮，若仍然通信失败，则放弃数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于，所述在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，具体为：

首次通信时，节点A使用全部频点发送请求信标，收到请求信标的节点B记录下信号强度值最高的若干频点，并回复一个全频点应答信标，该应答信标数据中携带自己的通信地址；

节点A收到节点B的应答信标后，记录节点B的通信地址和信号强度值最高的若干频点；

节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息。

3.根据权利要求2所述的基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于，节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，具体为：

节点收到请求信标或应答信标后，获取全部通信频点的信噪比SNR值；若SNR值范围为50db～80db的频点数量大于或等于6个，则选择所有SNR值范围为50db～80db的频点作为最优通信频率点；若SNR值范围为50db～80db的频点数量小于6个，则选择SNR值最大的6个频率点作为最优通信频率点。

4.根据权利要求1所述的基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于：所述最优通信频点的数量不少于6个。

5.一种基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于包括以下步骤：

A、在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点；

B、两节点之间采用所述最优通信频点进行通信；

C、两节点在所述最优通信频点通信失败，转至步骤D；反之，转至步骤B；

D、使用全部频点中频率最低的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤E；反之，转至步骤B；

E、使用全部频点中频率处于中间的1/3频点进行通信，若仍然通信失败，转至步骤F；反之，转至步骤B；

F、使用全部频点中频率最高的1/3频点进行通信，若通信成功，转至步骤B；反之，依次执行步骤B、C、D、E、F两轮，若仍然通信失败，则放弃数据传输。

6.根据权利要求5所述的基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于，所述在两节点之间进行全部频点信道扫描，获取两节点之间的最优通信频点，具体为：

首次通信时，节点A使用全部频点发送请求信标，收到请求信标的节点B记录下信号强度值最高的若干频点，并回复一个全频点应答信标，该应答信标数据中携带自己的通信地址；

节点A收到节点B的应答信标后，记录节点B的通信地址和信号强度值最高的若干频点；

节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息。

7.根据权利要求6所述的基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于，节点A使用节点A记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，节点B使用节点B记录的信号强度值最高的若干频点作为最优频点发送信息，具体为：

节点收到请求信标或应答信标后，获取全部通信频点的信噪比SNR值；若SNR值范围为50db～80db的频点数量大于或等于6个，则选择所有SNR值范围为50db～80db的频点作为最优通信频率点；若SNR值范围为50db～80db的频点数量小于6个，则选择SNR值最大的6个频率点作为最优通信频率点。

8.根据权利要求5所述的基于电力线载波的多频点跳频通信方法，其特征在于：所述最优通信频点的数量不少于6个。

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