CN111628830A - 一种基于选择原理的用于电极透地通信的节点设备中的方法和装置 - Google Patents

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苏中
陈晋辉
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Abstract

本申请公开了一种被用于电极透地通信的节点设备的方法和装置。所述透地通信节点设备依次采用第一电极对接收第一透地通信信号，采用第二电极对接收第二透地通信信号，采用目标电极对接收目标透地通信信号，其中，所述目标电极对是所述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对。本申请通过多个电极对接收选取接收质量最好的电极对进行透地传输，从而提高透地传输的性能。

Description

一种基于选择原理的用于电极透地通信的节点设备中的方法 和装置
技术领域
本申请涉及电极透地通信系统中的传输方法和装置。
背景技术
目前电极透地通信技术被应用于采矿、隧道救援等场合。电极通信技术采用甚低频或者低频频段，将电极插入土层之中，利用土层作为电介质，一端电极发送的信号会透过土层中在另一端电极上产生感应，从而传递信息。
发明内容
发明人通过研究发现，电极透地通信技术的通信质量与两端电极摆放的相对位置有关，由于两端电极的摆放存在随机性，如何摆放两端的电极以取得较好的通信效果，是一个亟待解决的问题。
本申请公开了一种基于选择原理的用于电极透地通信中的节点设备的方法，其特征在于，包括：
-采用第一电极对接收第一透地通信信号；
-采用第二电极对接收第二透地通信信号；
-采用目标电极对接收目标透地通信信号，所述目标电极对是所述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对。
作为一个实施例，上述方法的好处在于，通过在不同的位置摆设电极对并选取电极对接收，从而提高接收透地传输信号的性能。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述节点设备采用所述目标电极对发送第三透地通信信号。
作为一个实施例，上述方法的好处在于，利用接收和发送的对称性，通过在不同的位置摆设电极对并选取电极对发送，从而提高发送透地传输信号的性能。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一电极对和所述第二电极对中的电极被插入土层中。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，第三电极对用于发送所述第一透地通信信号和所述第二透地通信信号，所述第三电极对被插入土层中。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，第一训练序列被用于生成所述第一透地通信信号，第二训练序列被用于生成所述第二透地通信信号，所述节点设备已知所述第一训练序列和所述第二训练序列以及它们所占用的时频资源。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，第一信噪比是所述节点设备基于所述第一透地通信信号测量得到的信噪比，第二信噪比是所述节点设备基于所述第二透地通信信号测量得到的信噪比，所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对被作为所述目标电极对。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在甚低频频段。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在低频频段。
本申请公开了一种基于选择原理的用于电极透地通信中的节点设备，其特征在于，包括：
-第一接收机模块，采用第一电极对接收第一透地通信信号；
-第二接收机模块，采用第二电极对接收第二透地通信信号；
-第一收发机模块，采用目标电极对接收目标透地通信信号，所述目标电极对是所
述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一收发机模块采用所述目标电极对发送第三透地通信信号。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一电极对和所述第二电极对中的电极被插入土层中。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，第三电极对用于发送所述第一透地通信信号和所述第二透地通信信号，所述第三电极对被插入土层中。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，第一训练序列被用于生成所述第一透地通信信号，第二训练序列被用于生成所述第二透地通信信号，所述节点设备已知所述第一训练序列和所述第二训练序列以及它们所占用的时频资源。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，第一信噪比是所述节点设备基于所述第一透地通信信号测量得到的信噪比，第二信噪比是所述节点设备基于所述第二透地通信信号测量得到的信噪比，所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对被作为所述目标电极对。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在甚低频频段。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在低频频段。
作为一个实施例，和传统方案相比，本申请具备如下优势：
-通过多个电极对接收选取接收质量最好的电极对进行透地传输，从而提高透地传输的性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图中的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：
图1示出了根据本申请的一个实施例的第一透地通信信号，第二透地通信信号和目标透地通信信号的流程图；
图2示出了根据本申请的一个实施例的透地通信信号的处理与传输的流程图；
图3示出了根据本申请的一个实施例的配备两个电极对的用于电极透地通信的节点设备的示意图；
图4示出了根据本申请的一个实施例的透地通信信道测量的示意图；
图5示出了根据本申请的一个实施例的用于节点设备的处理装置的结构框图。
具体实施方式
下文将结合附图对本申请的技术方案作进一步详细说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
实施例1
实施例1示例了第一透地通信信号，第二透地通信信号和目标透地通信信号的流程图，如附图1所示。
在实施例1中，本申请中的用于电极透地通信的节点设备依次采用第一电极对接收第一透地通信信号，采用第二电极对接收第二透地通信信号，采用目标电极对接收目标透地通信信号，所述目标电极对是所述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对，其中，所述目标电极对是所述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对。
作为一个实施例，所述节点设备采用所述目标电极对发送第三透地通信信号。
作为一个实施例，所述第一电极对和所述第二电极对中的电极被插入土层中。
作为一个实施例，第三电极对被用于发送所述第一透地通信信号和所述第二透地通信信号，所述第三电极对被插入土层中。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在甚低频频段。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率是100kHz。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在低频频段。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率是10kHz。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号和所述第二透地通信信号是训练信号。
作为一个实施例，第一训练序列被用于生成所述第一透地通信信号，第二训练序列被用于生成所述第二透地通信信号，所述节点设备已知所述第一训练序列和所述第二训练序列以及它们所占用的时频资源。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号和所述第二透地通信信号被用于透地通信信道测量，不被用于传递信息。
作为一个实施例，所述目标透地通信信号被用于传递信息。
作为一个实施例，所述第三透地通信信号被用于传递信息。
作为一个实施例，第一信噪比是所述节点设备基于所述第一透地通信信号测量得到的信噪比，第二信噪比是所述节点设备基于所述第二透地通信信号测量得到的信噪比，所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对被作为所述目标电极对并用于接收所述目标透地通信信号。
作为一个实施例，第一信噪比是所述节点设备基于所述第一透地通信信号测量得到的信噪比，第二信噪比是所述节点设备基于所述第二透地通信信号测量得到的信噪比，所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对被作为目标电极对并用于发送所述第三透地通信信号。
实施例2
实施例2示例了透地通信信号的处理与传输的流程图，如附图2所示。在附图2中，第二电极透地通信节点设备A2是本申请中用于电极透地通信的透地通信节点设备，第一电极透地通信节点设备A1是与所述第二电极透地通信节点设备A2进行点击投递通信的透地通信节点设备。
对于第一电极透地通信节点设备A1，在步骤S11中发送第一透地通信信号，在步骤S12中发送第二透地通信信号，在步骤S13中发送目标透地通信信号，在步骤S14中接收第三透地通信信号。
对于第二电极透地通信节点设备A2，在步骤S21中接收第一透地通信信号，在步骤S22中接收第二透地通信信号，在步骤S23中接收目标透地通信信号，在步骤S24中发送第三透地通信信号。
在实施例2中，第一电极对被用于接收第一透地通信信号，第二电极对被用于接收第二透地通信信号，目标电极对被用于接收目标透地通信信号，所述目标电极对是所述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对。
作为一个实施例，所述目标电极对被用于发送第三透地通信信号。
作为一个实施例，所述第一电极对和所述第二电极对中的电极被插入土层中。
作为一个实施例，A1上的第三电极对被用于发送所述第一透地通信信号和所述第二透地通信信号，所述第三电极对被插入土层中。
作为一个实施例，第一训练序列被用于生成所述第一透地通信信号，第二训练序列被用于生成所述第二透地通信信号，所述节点设备已知所述第一训练序列和所述第二训练序列以及它们所占用的时频资源。
作为一个实施例，第一信噪比是所述节点设备基于所述第一透地通信信号测量得到的信噪比，第二信噪比是所述节点设备基于所述第二透地通信信号测量得到的信噪比，所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对被作为所述目标电极对。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在甚低频频段。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在低频频段。
实施例3
实施例3示例了配备两个电极对的用于电极透地通信的节点设备，如图3所示。
在实施例3中，配备了两个电极对的第二节点设备是本申请中的用于电极透地通信的节点设备，所述第二节点设备与第一节点设备进行透地通信。所述第一节点设备装配第三电极对，所述第二节点设备装配第一电极对与第二电极对。所述第一电极对、所述第二电极对与所述第三电极对都插入土层之中，土层作为信号传播的介质。
作为一个实施例，所述透地通信的载波在低频频段。
作为一个实施例，所述透地通信的载波是100kHz。
作为一个实施例，所述透地通信的调制方式是BPSK(Binary Phase ShiftKeying，二进制相移键控)。
作为一个实施例，所述第一电极对与所述第二电极对不同时用于与所述第三电极对的通信。
实施例4
实施例4示例了透地通信信道测量，如附图4所示。
在实施例4中，本申请中的第一训练序列被用于生成所述第一透地通信信号，本申请中的第二训练序列被用于生成所述第二透地通信信号，所述节点设备已知所述第一训练序列和所述第二训练序列以及它们所占用的时频资源。本申请中的第三电极对被用于在不同的时域资源上分别发送所述第一透地通信信号和第二透地通信信号。本申请中的第一电极对被用于接收经由第一信道传输的所述第一透地通信信号。本申请中的第二电极对被用于接收经由第二信道传输的所述第二透地通信信号。所述第一训练序列被用于基于接收到的所述第一透地通信信号的透地通信信道测量，得到所述第一信噪比。所述第二训练序列被用于基于接收到所述第二透地通信信号的透地通信信道测量，得到所述第二信噪比。所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对作为本申请中的目标电极对用于接收所述第三电极对发送的承载信息的本申请中的目标透地通信信号。
作为一个实施例，所述目标电极对被用于发送所述第三电极对发送的承载信息的本申请中的第三透地通信信号。
作为一个实施例，BPSK被用于透地通信载波调制。
作为一个实施例，MMSE(Minimum mean-square error，最小均方差)估计被用于透地通信信道测量。
作为一个实施例，第一信道与第二信道被假设为高斯加性噪声信道。
实施例5
实施例5示例了用于透地通信节点设备的处理装置的结构框图，如附图5所示。在附图5中，透地通信节点设备处理装置500主要由第一接收机模块501，第二接收机模块502和第二收发机模块503组成。
实施例5中，第一接收机模块501采用第一电极对接收第一透地通信信号；第二接收机模块502采用第二电极对接收第二透地通信信号；第一收发机模503采用目标电极对接收目标透地通信信号，所述目标电极对是所述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对。
作为一个实施例，所述第一收发机模块503采用所述目标电极对发送第三透地通信信号。
作为一个实施例，第一训练序列被用于生成所述第一透地通信信号，第二训练序列被用于生成所述第二透地通信信号，所述节点设备已知所述第一训练序列和所述第二训练序列以及它们所占用的时频资源。
作为一个实施例，第一信噪比是所述节点设备基于所述第一透地通信信号测量得到的信噪比，第二信噪比是所述节点设备基于所述第二透地通信信号测量得到的信噪比，所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对被作为所述目标电极对。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在低频频段。

Claims (10)

1.一种基于选择原理的用于电极透地通信中的节点设备的方法，其特征在于，包括：
-采用第一电极对接收第一透地通信信号；
-采用第二电极对接收第二透地通信信号；
-采用目标电极对接收目标透地通信信号，所述目标电极对是所述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
-采用所述目标电极对发送第三透地通信信号。
3.根据权利要求1至2中的任一权利要求所述的方法，其特征在于，第一训练序列被用于生成所述第一透地通信信号，第二训练序列被用于生成所述第二透地通信信号，所述节点设备已知所述第一训练序列和所述第二训练序列以及它们所占用的时频资源。
4.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的方法，其特征在于，第一信噪比是所述节点设备基于所述第一透地通信信号测量得到的信噪比，第二信噪比是所述节点设备基于所述第二透地通信信号测量得到的信噪比，所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对被作为所述目标电极对。
5.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在低频频段。
6.一种基于选择原理的用于电极透地通信中的节点设备，其特征在于，包括：
-第一接收机模块，采用第一电极对接收第一透地通信信号；
-第二接收机模块，采用第二电极对接收第二透地通信信号；
-第一收发机模块，采用目标电极对接收目标透地通信信号，所述目标电极对是所述第一电极对和所述第二电极对中的一个电极对。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一收发机模块采用所述目标电极对发送第三透地通信信号。
8.根据权利要求6至7中的任一权利要求所述的方法，其特征在于，第一训练序列被用于生成所述第一透地通信信号，第二训练序列被用于生成所述第二透地通信信号，所述节点设备已知所述第一训练序列和所述第二训练序列以及它们所占用的时频资源。
9.根据权利要求6至8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于，第一信噪比是所述节点设备基于所述第一透地通信信号测量得到的信噪比，第二信噪比是所述节点设备基于所述第二透地通信信号测量得到的信噪比，所述第一信噪比和所述第二信噪比中较高的信噪比对应的电极对被作为所述目标电极对。
10.根据权利要求6至9中的任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一透地通信信号、所述第二透地通信信号和所述目标透地通信信号的载波频率在低频频段。
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