CN111628945A - 一种用于电极透地通信的节点设备中的方法和装置 - Google Patents

一种用于电极透地通信的节点设备中的方法和装置 Download PDF

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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首先同时采用第一电极对和第二电极对接收第一透地通信信号，其次对第一接收信号和第二接收信号进行合并得到目标接收信号，其中，所述第一接收信号是所述节点设备采用所述第一电极对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号，所述第二接收信号是所述节点设备采用所述第二电极对对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号。本申请通过多个电极对同时接收透地通信信号，从而提高透地传输的性能。

Description

一种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，采用多个电极对同时进行接收可以提高透地通信的通信质量。
本申请公开了一种用于电极透地通信的节点设备的方法，其特征在于，包括：
-同时采用第一电极对和第二电极对接收第一透地通信信号；
-对第一接收信号和第二接收信号进行合并得到目标接收信号，其中，所述第一接收信号是所述节点设备采用所述第一电极对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号，所述第二接收信号是所述节点设备采用所述第二电极对对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号。
作为一个实施例，上述方法的好处在于，通过合并两对电极的接收信号提高了接收信号的质量。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，接收第一训练信号，所述节点设备已知所述第一训练信号，所述第一训练信号被用于得到所述目标接收信号。
作为一个实施例，上述方法的好处在于，通过训练信号估计信道从而对接收信号进行正向合并。
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第一电极对接收所述第一训练信号进行信道测量得到第一信道估计，所述节点设备采用所述第二电极对接收所述第一训练信号进行信道测量得到第二信道估计，所述第一信道估计和所述第二信道估计被用于合并得到所述目标接收信号。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，第一信息被用于生成所述第一透地通信信号，所述目标接收信号被用于恢复所述第一信息。
本申请公开了一种用于电极透地通信的节点设备，其特征在于，包括：
-第一接收机模块，同时采用第一电极对和第二电极对接收第一透地通信信号；
-第一处理机模块，对第一接收信号和第二接收信号进行合并得到目标接收信号，其中，所述第一接收信号是所述节点设备采用所述第一电极对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号，所述第二接收信号是所述节点设备采用所述第二电极对对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一接收机模块接收第一训练信号，所述节点设备已知所述第一训练信号，所述第一训练信号被用于得到所述目标接收信号。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，所述第一接收机模块同时采用所述第一电极对和所述第二电极对接收所述第一训练信号，所述第一处理机模块分别基于所述第一电极对接收的所述第一训练信号和所述第二电极对接收的所述第二训练信号进行信道测量，得到第一信道估计和第二信道估计。
具体的，根据本申请的一个方面，其特征在于，第一信息被用于生成所述第一透地通信信号，所述目标接收信号被用于恢复所述第一信息。
作为一个实施例，和传统方案相比，本申请具备如下优势：
-通过多个电极对同时接收透地通信信号，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和目标接收信号的流程图；
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和目标接收信号的流程图，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首先同时采用第一电极对和第二电极对接收第一透地通信信号，而后对第一接收信号和第二接收信号进行合并得到目标接收信号，其中，所述第一接收信号是所述节点设备采用所述第一电极对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号，所述第二接收信号是所述节点设备采用所述第二电极对对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号。
作为一个实施例，所述节点设备对所述第一接收信号和所述第二接收信号进行叠加生成所述目标接收信号。
作为一个实施例，所述节点设备对所述第一接收信号和所述第二接收信号进行加权叠加生成所述目标接收信号。
作为一个实施例，所述节点设备对所述第一接收信号和所述第二接收信号进行正向叠加生成所述目标接收信号。
作为一个实施例，所述节点设备将第一信道估计的共轭乘以所述第一接收信号加上第二信道估计的共轭乘以所述第二接收信号，所述第一信道估计是所述节点设备对采用所述第一电极对接收所述第一透地通信信号所经过的透地通信信道的估计，所述第二信道估计是所述节点设备对采用所述第二电极对接收所述第二透地通信信号所经过的透地通信信道的估计。
作为一个实施例，所述节点设备接收第一训练信号，所述节点设备已知所述第一训练信号，所述第一训练信号被用于得到所述目标接收信号。
作为一个实施例，第一训练序列被用于生成所述第一训练信号，所述节点设备已知所述第一训练序列。
作为一个实施例，所述第一训练信号占用第一时频资源，所述节点设备已知所述第一时频资源。
作为一个实施例，所述节点设备采用所述第一电极对接收所述第一训练信号进行信道测量得到第一信道估计，所述节点设备采用所述第二电极对接收所述第一训练信号进行信道测量得到第二信道估计，所述第一信道估计和所述第二信道估计被用于合并得到所述目标接收信号。
作为一个实施例，最小均方误差(Minimum Mean Square Error，MMSE)估计被用于所述节点设备基于所述第一训练信号进行的信道测量。
作为一个实施例，第一信息被用于生成所述第一透地通信信号，所述目标接收信号被用于恢复所述第一信息。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号和所述第一训练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和所述第一训练信号的载波频率在100KHz。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号和所述第一训练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和所述第一训练信号的载波频率在10KHz。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号采取BPSK调制。
作为一个实施例，所述第一训练信号采取BPSK调制。
作为一个实施例，所述第一透地通信信号采取QPSK调制。
作为一个实施例，所述第一训练信号采取QPSK调制。
作为一个实施例，所述第一信息是一个比特串。
作为一个实施例，所述节点设备在对所述目标接收信号进行处理之前未知所述第一信息。
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进行电极透地通信的透地通信节点设备。方框F1中的步骤是可选步骤。
对于第一电极透地通信节点设备A1，在步骤S11中发送第一训练信号，在步骤S12中发送第一透地通信信号。
对于第二电极透地通信节点设备A2，在步骤S21中接收第一训练信号，在步骤S22中接收第一透地通信信号，在步骤S23中合并得到目标接收信号。
在实施例2中，A2同时采用第一电极对和第二电极对接收第一透地通信信号，-对第一接收信号和第二接收信号进行合并得到目标接收信号，其中，所述第一接收信号是所述节点设备采用所述第一电极对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号，所述第二接收信号是所述节点设备采用所述第二电极对对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号。
作为一个实施例，方框F1中的步骤存在，所述节点设备已知所述第一训练信号，所述第一训练信号被用于得到所述目标接收信号。
作为一个实施例，所述节点设备采用所述第一电极对接收所述第一训练信号进行信道测量得到第一信道估计，所述节点设备采用所述第二电极对接收所述第一训练信号进行信道测量得到第二信道估计，所述第一信道估计和所述第二信道估计被用于合并得到所述目标接收信号。
作为一个实施例，第一信息被用于生成所述第一透地通信信号，所述目标接收信号被用于恢复所述第一信息。
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，如图4所示。
在实施例4中，第一训练序列在经过透地通信载波调制后生成了本申请中的第一训练信号，所述第一训练信号在由第三电极对发送后分别经过第一信道和第二信道被本申请中的第一电极对和第二电极对接收。本申请中的节点设备已知所述第一训练序列以及它所占用的时频资源。所述第一训练序列被用于对所述第一电极对接收的第一训练信号所经过的等效信道及所述第二电极对接收的第一训练信号所经过的等效信道进行透地通信信道测量并分别得到本申请中的第一信道估计和第二信道估计，所述第一信道估计和所述第二信道估计分别于所述第一信道和所述第二信道有关。所述第一信道估计和所述第二信道估计被用于后续的接收信号解调。
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和第一处理机模块502组成。
在实施例5中，第一接收机模块501同时采用第一电极对和第二电极对接收第一透地通信信号；第一处理机模块502对第一接收信号和第二接收信号进行合并得到目标接收信号，其中，所述第一接收信号是所述节点设备采用所述第一电极对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号，所述第二接收信号是所述节点设备采用所述第二电极对对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号。
作为一个实施例，所述第一接收机模块501接收第一训练信号，所述节点设备已知所述第一训练信号，所述第一训练信号被用于得到所述目标接收信号。
作为一个实施例，所述第一接收机模块501同时采用所述第一电极对和所述第二电极对接收所述第一训练信号，所述第一处理机模块502分别基于所述第一电极对接收的所述第一训练信号和所述第二电极对接收的所述第二训练信号进行信道测量，得到第一信道估计和第二信道估计。
作为一个实施例，第一信息被用于生成所述第一透地通信信号，所述目标接收信号被用于恢复所述第一信息。

Claims (8)

1.一种用于电极透地通信的节点设备的方法，其特征在于，包括：
-同时采用第一电极对和第二电极对接收第一透地通信信号；
-对第一接收信号和第二接收信号进行合并得到目标接收信号，其中，所述第一接收信号是所述节点设备采用所述第一电极对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号，所述第二接收信号是所述节点设备采用所述第二电极对对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括
-接收第一训练信号，所述节点设备已知所述第一训练信号，所述第一训练信号被用于得到所述目标接收信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述节点设备采用所述第一电极对接收所述第一训练信号进行信道测量得到第一信道估计，所述节点设备采用所述第二电极对接收所述第一训练信号进行信道测量得到第二信道估计，所述第一信道估计和所述第二信道估计被用于合并得到所述目标接收信号。
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，第一信息被用于生成所述第一透地通信信号，所述目标接收信号被用于恢复所述第一信息。
5.一种用于电极透地通信的节点设备，其特征在于，包括：
-第一接收机模块，同时采用第一电极对和第二电极对接收第一透地通信信号；
-第一处理机模块，对第一接收信号和第二接收信号进行合并得到目标接收信号，其中，所述第一接收信号是所述节点设备采用所述第一电极对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号，所述第二接收信号是所述节点设备采用所述第二电极对对所述第一透地通信信号进行接收得到的信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一接收机模块接收第一训练信号，所述节点设备已知所述第一训练信号，所述第一训练信号被用于得到所述目标接收信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一接收机模块同时采用所述第一电极对和所述第二电极对接收所述第一训练信号，所述第一处理机模块分别基于所述第一电极对接收的所述第一训练信号和所述第二电极对接收的所述第二训练信号进行信道测量，得到第一信道估计和第二信道估计。
8.根据权利要求5至7中的任一权利要求所述的方法，其特征在于，第一信息被用于生成所述第一透地通信信号，所述目标接收信号被用于恢复所述第一信息。
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