CN112769458B - 一种电力线通信的功率控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电力线通信的功率控制方法及装置，包括：获取电力线输入信号功率和输出信号功率；根据输入信号功率和输出信号功率计算初始功率控制增益；根据获取的多个输入信号功率和输出信号功率求解估算出误差偏离参量；将误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差；根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益；将功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制。本申请可以实现快速控制，降低功率控制电路的复杂度。

Description

一种电力线通信的功率控制方法及装置

技术领域

本申请涉及电力线通信技术领域，尤其涉及一种电力线通信的模糊判断自适应功率控制方法及装置。

背景技术

电力线载波通信是使用电力线作为信息的传输媒介来进行语音和数据传输的一种通信方式，凭借载波的方式来实现语音、数据、视频等的传输通信；电力线载波通信需要面对的信道条件具有如下特性:时变性强，并且呈现随工频信号变化的循环平稳特性；信道衰减大；干扰信号和噪声信号的强度很大，信噪比和信干比较差。因此，在电力线载波通信中，发送信号的功率控制就显得相当重要。

电力线通信的关键问题就是功率控制，通过电力线通信功率控制可以防止电力线通信装置驱动过量的电流进入电力线通信系统。日前，有关电力线通信功率控制的方法基本上都是通过链路通信损耗和链路发射能量等信息进行功率损耗估算的一级功率控制方法，这类功率控制方法对于通信链路的功率评估较为繁杂，也无法进行快速高效的系统的功率评估和功率控制。

一般常用的电力线通信功率控制方法通常是由非自适应的一级功率控制方案所执行，普遍的功率检测控制方法是当被耦合接到一电力通信系统中电力线时，就会产生传输信号，检测该传输信号，以及基于该检测的传输信号调整信号发射器的动态范围，或者通过估计信号的在上下行链路的功率损耗，来调整单位载波的发射能量，最终实现信号功率的控制。这类方法是一种一级的功率控制体方法功率控制效率较为低下，精准度较为低，无法为未来电力线通信提供更为精准快速的功率控制。

发明内容

本申请提供了一种电力线通信的功率控制方法及装置，使得实现快速控制，降低功率控制电路的复杂度。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电力线通信的功率控制方法，所述方法包括：

获取电力线输入信号功率和输出信号功率；

根据所述输入信号功率和所述输出信号功率计算初始功率控制增益；

根据获取的多个所述输入信号功率和所述输出信号功率求解估算出误差偏离参量；

将所述误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差；

根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益；

将所述功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制。

可选的，所述根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益，之后还包括：

采用得到的所述功率控制增益估算出的预测输出功率；

若预测输出功率与实际输出功率的差值小于预设第一阈值时，执行第二级电力线功率粗略调制。

可选的，所述根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益，之后还包括：

采用得到的所述功率控制增益估算出的预测输出功率；

若预测输出功率与实际输出功率的差值大于预设第一阈值时，采用LMS迭代算法再次更新所述功率控制增益。

可选的，还包括：

每获取预设数量的所述输入信号功率和所述输出信号功率，更新一次所述功率控制增益。

可选的，所述采用LMS迭代算法更新出功率控制增益，包括：

c(m)＝f[y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)]

e(m)＝d-c(m)

g(m+1)＝g(m)+b×e(m)

式中，c(m)为误差偏离参量，e(m)为第一级电力线功率粗略调制误差，0＜b＜1为迭代步长；f为误差偏离参量c(m)的估计方法对应的函数。

本申请第二方面提供一种电力线通信的功率控制装置，所述装置包括：

获取单元，用于获取电力线输入信号功率和输出信号功率；

第一计算单元，用于根据所述输入信号功率和所述输出信号功率计算初始功率控制增益；

第一估算单元，用于根据获取的多个所述输入信号功率和所述输出信号功率求解估算出误差偏离参量；

第一比较单元，用于将所述误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差；

第一更新单元，用于根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益；

调制单元，用于将所述功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制。

可选的，第二估算单元，用于采用得到的所述功率控制增益估算出的预测输出功率；

第二比较单元，用于若预测输出功率与实际输出功率的差值小于预设第一阈值时，执行第二级电力线功率粗略调制。

还包括：

第三估算单元，用于采用得到的所述功率控制增益估算出的预测输出功率；

第二更新单元，用于若预测输出功率与实际输出功率的差值大于预设第一阈值时，采用LMS迭代算法再次更新所述功率控制增益。

还包括：

第三更新单元，用于每获取预设数量的所述输入信号功率和所述输出信号功率，更新一次所述功率控制增益。

所述第一更新单元具体包括：

c(m)＝f[y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)]

e(m)＝d-c(m)

g(m+1)＝g(m)+b×e(m)

式中，c(m)为误差偏离参量，e(m)为第一级电力线功率粗略调制误差，0＜b＜1为迭代步长；f为误差偏离参量c(m)的估计方法对应的函数。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种电力线通信的功率控制方法，包括：获取电力线输入信号功率和输出信号功率；根据所述输入信号功率和所述输出信号功率计算初始功率控制增益；根据获取的多个所述输入信号功率和所述输出信号功率求解估算出误差偏离参量；将所述误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差；根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益；将所述功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制。

本申请提出分成两级的电力线功率控制方法，上一级判断区间作为粗调，下一级在该区间内进行微调，使用自适应控制方法，以此为基准进行功率控制。利用模糊判断方法确定所属区间，以此实现功率的快速控制，降低功率控制电路的复杂度。

附图说明

图1为本申请一种电力线通信的功率控制方法的一个实施例的方法流程图；

图2为本申请一个具体的实施方式的方法流程图；

图3为本申请一种电力线通信的功率控制装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请一种电力线通信的功率控制方法的一个实施例的方法流程图，如图1所示，图1中包括：

101、获取电力线输入信号功率和输出信号功率；

需要说明的是，本申请可以获取电力线输入信号功率和输出信号功率，其中输入信号的功率为x(Lm),x(Lm-1),…,x(Lm-L+1)，则对应的输出信号的功率为y(Lm),y(Lm-1),…,y(Lm-L+1)。

102、根据输入信号功率和输出信号功率计算初始功率控制增益；

需要说明的是，根据输入信号的功率x(Lm),x(Lm-1),…,x(Lm-L+1)，以及输出信号的功率y(Lm),y(Lm-1),…,y(Lm-L+1)，可以计算初始功率控制增益。

其中，输入信号功率与输出信号功率之间的功率控制增益可以表示为：

y(n)＝g(m)×x(n)

式中，g(m)为估算得到的电力线功率控制增益，功率控制增益由模糊控制器进行估计。

103、根据获取的多个输入信号功率和输出信号功率求解估算出误差偏离参量；

需要说明的是，本申请可以获取的多个输入信号功率和输出信号功率求解估算出误差偏离参量；在一种具体的实施方式中可以每间隔L个输出信号y，调整一次功率控制增益g，则估算出误差偏离参量可表示为：

c(m)＝f[y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)]

式中，f为参量c(m)的估计方法对应的函数。

104、将误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差；

需要说明的是，本申请可以根据误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差，所得到的的第一级电力线功率粗略调制误差可以用于调制功率控制增益，使得更新得到的功率控制增益能够使得将输出功率调整为所需的范围。

具体的，计算第一级电力线功率粗略调制误差的公式为：

e(m)＝d-c(m)

式中，d为误差门限值。

105、根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益；

需要说明的是，本申请可以根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益。

更新出功率控制增益的具体的公式为：

g(m+1)＝g(m)+b×e(m)

式中0＜b＜1为迭代步长。

在一种具体的实施方式中，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益，包括：

y(n)＝g(m)×x(n)

(n＝Lm,Lm-1,...,Lm-L+1)

c(m)＝f[y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)]

e(m)＝d-c(m)

g(m+1)＝g(m)+b×e(m)

式中，c(m)为误差偏离参量，e(m)为第一级电力线功率粗略调制误差，0＜b＜1为迭代步长；f为误差偏离参量c(m)的估计方法对应的函数。

在一种具体的实施方式中，可以在得到功率控制增益后，可以采用当前的输入功率与功率控制增益相乘得到预测输出功率，若预测输出功率与实际输出功率的差值大于预设第一阈值时，则继续采用LMS迭代算法再次更新功率控制增益。

或者，若预测输出功率与实际输出功率的差值小于预设第一阈值时，执行第二级电力线功率粗略调制。

106、将功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制。

需要说明的是，本申请可以根据功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制。

具体的根据功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制，可以包括：

S1：再次获取多个输入信号功率和输出信号功率，从输出信号中估算出参量c；

S2：将估算出的参量与预置的门限值d进行比较；得到参量与预置门限值之间的误差e；

S3：根据误差e，采用LMS迭代算法根据第一级功率控制种更新的功率控制增益计算出第二级电力线功率控制增益g；

S4：根据得到的第二级电力线功率控制增益g进行电力线第二级功率控制；当采用当前的输入功率与第二级电力线功率控制增益相乘得到预测输出功率，若预测输出功率与实际输出功率的差值大于预设第二阈值时，则继续采用LMS迭代算法再次更新功率控制增益；

S5：或者，若预测输出功率与实际输出功率的差值小于预设第二阈值时，则表示第二级功率控制完成。最终实现电力线自适应功率控制。

本申请提供了一种电力线通信的功率控制方法，把电力线通信的一级功率控制分成两级的功率控制，所谓在功率控制中采用模糊判断的方法就在电力线通信功率测量感知和预测控制的过程中采用功率估算，损耗估计粗略调制和模糊控制，该方法把功率控制分为两级，一级判断功率区间作为粗调，下一级在该区间内进行微调。在此功率控制方法当中还结合了自适应算法控制，在处理和分析电力线传输信号功率过程中，根据处理数据的数据特征自动调整处理方法、处理顺序、处理参数、边界条件或约束条件以来不断逼近真实目标。以此为基准进行功率控制。该方法避免使用一级功率控制方法来粗略估计信道利用模糊判断方法确定所属区间。以此实现功率的快速控制，降低功率控制电路的复杂度。

以上是本申请的一种电力线通信的功率控制方法的一个实施例，本申请还提供了电力线通信的功率控制方法的另一个具体的实方式，如图2所示，图2中包括：

再次获取多个输入信号功率和输出信号功率，从输出信号中估算出参量c；将估算出的参量与预置的门限值d进行比较；得到参量与预置门限值之间的误差e；根据误差e，采用LMS迭代算法根据第一级功率控制种更新的功率控制增益计算出第二级电力线功率控制增益g；根据得到的第二级电力线功率控制增益g进行电力线第二级功率控制；当采用当前的输入功率与第二级电力线功率控制增益相乘得到预测输出功率，若预测输出功率与实际输出功率的差值大于预设第二阈值时，则继续采用LMS迭代算法再次更新功率控制增益；或者，若预测输出功率与实际输出功率的差值小于预设第二阈值时，则表示第二级功率控制完成。最终实现电力线自适应功率控制。

以上是本申请的方法的实施例，本申请还提供了一种电力线通信的功率控制装置的一个实施例，如图3所示，图3中包括：

获取单元301，用于获取电力线输入信号功率和输出信号功率；

第一计算单元302，用于根据输入信号功率和输出信号功率计算初始功率控制增益；

第一估算单元303，用于根据获取的多个输入信号功率和输出信号功率求解估算出误差偏离参量；

第一比较单元304，用于将误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差；

第一更新单元305，用于根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益；

调制单元306，用于将功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制。

在一种具体的实施方式中，还包括：

第二估算单元，用于采用得到的所述功率控制增益估算出的预测输出功率；

第二比较单元，用于若预测输出功率与实际输出功率的差值小于预设第一阈值时，执行第二级电力线功率粗略调制。

在一种具体的实施方式中，还包括：

第三估算单元，用于采用得到的所述功率控制增益估算出的预测输出功率；

第二更新单元，用于若预测输出功率与实际输出功率的差值大于预设第一阈值时，采用LMS迭代算法再次更新所述功率控制增益。

在一种具体的实施方式中，还包括：

第三更新单元，用于每获取预设数量的所述输入信号功率和所述输出信号功率，更新一次所述功率控制增益。

第一更新单元具体包括：

c(m)＝f[y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)]

e(m)＝d-c(m)

g(m+1)＝g(m)+b×e(m)

式中，c(m)为误差偏离参量，e(m)为第一级电力线功率粗略调制误差，0＜b＜1为迭代步长；f为误差偏离参量c(m)的估计方法对应的函数。

本申请提供了一种电力线通信的功率控制装置，把电力线通信的一级功率控制分成两级的功率控制，所谓在功率控制中采用模糊判断的方法就在电力线通信功率测量感知和预测控制的过程中采用功率估算，损耗估计粗略调制和模糊控制，该方法把功率控制分为两级，一级判断功率区间作为粗调，下一级在该区间内进行微调。在此功率控制装置当中还结合了自适应算法控制，在处理和分析电力线传输信号功率过程中，根据处理数据的数据特征自动调整处理方法、处理顺序、处理参数、边界条件或约束条件以来不断逼近真实目标。以此为基准进行功率控制。该装置避免使用一级功率控制方法来粗略估计信道利用模糊判断方法确定所属区间。以此实现功率的快速控制，降低功率控制电路的复杂度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电力线通信的功率控制方法，其特征在于，包括：

获取电力线输入信号功率和输出信号功率；

根据所述输入信号功率和所述输出信号功率计算初始功率控制增益；

根据获取的多个所述输入信号功率和所述输出信号功率求解估算出误差偏离参量；

将所述误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差；

根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益；

根据得到的所述功率控制增益估算出预测输出功率；

若所述预测输出功率与实际输出功率的差值大于预设第一阈值时，采用LMS迭代算法再次更新所述功率控制增益；若所述预测输出功率与所述实际输出功率的差值小于预设所述第一阈值时，执行第二级电力线功率粗略调制；

将所述功率控制增益用于所述第二级电力线功率粗略调制。

2.根据权利要求1电力线通信的功率控制方法，其特征在于，还包括：

每获取预设数量的所述输入信号功率和所述输出信号功率，更新一次所述功率控制增益。

3.根据权利要求1电力线通信的功率控制方法，其特征在于，所述采用LMS迭代算法更新出功率控制增益，包括：

c(m)＝f[y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)]

e(m)＝d-c(m)

g(m+1)＝g(m)+b×e(m)

式中，c(m)为误差偏离参量，y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)为电力线输出信号功率，e(m)为第一级电力线功率粗略调制误差，d为预置的门限值，g(m)为电力线功率控制增益，0＜b＜1为迭代步长；f为误差偏离参量c(m)的估计方法对应的函数。

4.一种电力线通信的功率控制装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取电力线输入信号功率和输出信号功率；

第一计算单元，用于根据所述输入信号功率和所述输出信号功率计算初始功率控制增益；

第一估算单元，用于根据获取的多个所述输入信号功率和所述输出信号功率求解估算出误差偏离参量；

第一比较单元，用于将所述误差偏离参量与误差门限值进行比较，得到第一级电力线功率粗略调制误差；

第一更新单元，用于根据得到的第一级电力线功率粗略调制误差，采用LMS迭代算法更新出功率控制增益；第二估算单元，用于采用得到的所述功率控制增益估算出的预测输出功率；

第二比较单元，用于若预测输出功率与实际输出功率的差值小于预设第一阈值时，执行第二级电力线功率粗略调制；

第二更新单元，用于若预测输出功率与实际输出功率的差值大于预设第一阈值时，采用LMS迭代算法再次更新所述功率控制增益；

调制单元，用于将所述功率控制增益用于第二级电力线功率粗略调制。

5.根据权利要求4所述的电力线通信的功率控制装置，其特征在于，还包括：

第三更新单元，用于每获取预设数量的所述输入信号功率和所述输出信号功率，更新一次所述功率控制增益。

6.根据权利要求4所述的电力线通信的功率控制装置，其特征在于，所述第一更新单元具体包括：

c(m)＝f[y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)]

e(m)＝d-c(m)

g(m+1)＝g(m)+b×e(m)

式中，c(m)为误差偏离参量，y(Lm),y(Lm-1),...,y(Lm-L+1)为电力线输出信号功率，e(m)为第一级电力线功率粗略调制误差，d为预置的门限值，g(m)为电力线功率控制增益，0＜b＜1为迭代步长；f为误差偏离参量c(m)的估计方法对应的函数。

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