CN113507298A - 基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法及系统 - Google Patents
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Abstract
基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，包括以下步骤：电力载波通讯的发送端和接收端上电后，在不同的内存位置同时存储若干种不同的调制方式配置信息，分别用序号进行编号，发送端选择调制方式进行发送，接收端根据序号进行接收；获取信道质量监测结果，发送端判断信道质量监测结果的优差；发送端将基于获取的数据信道质量监测结果，来持续自适应调整其数据调制方式序号Madpt的高低。本发明无论用户处于数据通信信道传输质量较好、还是较差的场景，传输的调制方式可以进行自适应调整，使得用户传输速率最大化，提升用户通信体验。
Description
技术领域
本发明属于电力载波调制方式自适应调整技术领域，特别涉及基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法及系统。
背景技术
电力载波通讯的用户数据信道传输质量有好有差，一般认为收发双方的电力线距离远近是主要因素之一。当电力线传输距离越远时，电力线的传输损耗越大，那么在发送端发射功率有物理最大值限制的前提下接收端收到的信号电平会越低，接收信号的信噪比就越低，信道传输质量条件越差，于是能够维持低水平误码率的调制方式阶数也越低，能够正确传输的用户数据也越少，用户通信速率会越低。以固定64QAM和固定256QAM为例，在远距离情况下，使用较低的调制方式64QAM，其电力猫用户吞吐率反而比使用较高的调制方式256QAM下的吞吐率高。
反之，收发双方距离越近，则电力线的传输损耗越小，接收端收到的信号电平越高，信噪比就越高，维持相同低水平误码率下的调制方式阶数也越高，用户通信速率也会越高。因此，用户数据的传输速率，与信道条件、用户调制方式选择密切相关。同样地，以固定64QAM和固定256QAM为例，在近距离场景下，使用较低的调制方式64QAM，其电力猫用户吞吐率比使用较高的调制方式256QAM下的吞吐率低。
在当前电力载波通信技术中，发送端发送的数据包分为帧头和载荷数据两部分。帧头的调制方式一般固定是QPSK，无法进行自适应调整，故本专利提到的调制方式自适应调整只针对数据部分。当前数据包具体使用的调制方式的相关信息包含在帧头中，发送端会和载荷数据一并发送给接收端。
在发送端对用户数据部分采用固定不变的调制方式情况下，只能要么固定采用较高阶的调制方式，要么固定采用较低阶的调制方式，因此下面两种场景至少取其一：在近距离、信道条件较好的场景下，调制方式可能会仍然使用较低阶的水平，用户传输速率会被限制在低速而无法提升，从而影响用户体验。在远距离、信道条件较差的场景下调制方式可能会使用较高阶水平，即调制方式没有下调，但由于接收端信噪比没有达到该高阶调制方式相应的要求，用户数据的误码率会显著抬升，用户正确传输的速率会严重受损，也影响用户体验。
发明内容
本发明的目的在于提供基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法及系统，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，包括以下步骤：
电力载波通讯的发送端和接收端上电后，在不同的内存位置同时存储若干种不同的调制方式配置信息，分别用序号进行编号，发送端选择调制方式进行发送，接收端根据序号进行接收；
获取信道质量监测结果，发送端判断信道质量监测结果的优差；
发送端将基于获取的数据信道质量监测结果，来持续自适应调整其数据调制方式序号Madpt的高低。
进一步的，调制方式配置信息包括QPSK，16QAM，64QAM，256QAM、1024QAM和4096QAM。
进一步的，对不同的调制方式配置信息分别用序号M进行编号，M＝1～X，X为当前使用的调制方式总个数：序号M越小，则调制方式越低，对信道质量的要求越低，传输可靠性越高；序号M越大，调制方式越高，对信道质量的要求越高，传输可靠性越低；发送端每次选择其中一种调制方式，并将所选择的调制方式的序号M通过帧头发送给接收端，接收端从帧头中解出调制方式的序号M，根据序号从自己相应的内存位置读取相应的调制方式对数据部分进行解调。
进一步的，判断信道质量监测结果过程：
发送端自行监测该信道质量，发送端对一段时间t内所有发送数据包的发送总数TranPktNum和重发次数RetranPktNum进行计数，并用一个双门限机制来进行判断：当重发次数RetranPktNum超过发送总数TranPktNum的一个上门限ThresholdUp时，发送端认为这段时间的传输信道质量差，降低调制方式序号Madpt，同时将发送总数TranPktNum、重发次数RetranPktNum两个计数清零，重新计数；当重发次数RetranPktNum低于发送总数TranPktNum的一个下门限ThresholdDown时，发送端认为这段时间的传输信道质量好，需要提高调制方式序号Madpt，同时将上述两个计数RetranPktNum、TranPktNum清零，重新计数。
进一步的，接收端监测传输信道的信号质量，再利用信道质量反馈机制及时把该监测结果反馈给发送端，发送端据此进行数据通信传输信道质量好坏的判断；信道质量反馈机制为反馈每个载波的信噪比信息。
进一步的，持续自适应调整其数据调制方式序号Madpt的高低：
a)调制方式Madpt的初始值设置为最低阶，发送端在帧头通知接收端该信息；
b)如果发送端在一段时间内监测到的信道质量较好，则发送端决定采用更高一阶的调制方式进行数据传输，即调制方式的序号Madpt加1，并在帧头中通知接收端新的调制方式；
c)如果发送端在一段时间内监测到的信道质量较差，则发送端决定采用较低一阶的调制方式进行数据传输，即调制方式的序号Madpt减1，并在帧头通知接收端新的调制方式；
d)发送端对监测到的信道质量进行滤波平滑，以避免短时间内调制方式频繁高低调整带来的用户传输速率大升大降。
进一步的，滤波平滑方式采用更长时间的平均，或者采用a滤波方式。
进一步的，如果调制方式序号Madpt已经达到当前使用的最大调制方式，则不做加1调整；如果调制方式序号Madpt已经达到当前使用的最小调制方式，则不做减1调整。
进一步的，基于信道质量检测的调制方式自适应调整系统，包括：
调制方式配置信息存储模块，用于电力载波通讯的发送端和接收端上电后，在不同的内存位置同时存储若干种不同的调制方式配置信息，分别用序号进行编号，发送端选择调制方式进行发送，接收端根据序号进行接收；
信道质量监测结果获取模块，用于获取信道质量监测结果，发送端判断信道质量监测结果的优差；
自适应调整模块，用于发送端将基于获取的数据信道质量监测结果，来持续自适应调整其数据调制方式序号Madpt的高低。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明无论用户处于数据通信信道传输质量较好、还是较差的场景，传输的调制方式可以进行自适应调整，使得用户传输速率最大化，提升用户通信体验：
当电力猫用户传输距离较近时，一般传输质量较好，发送端自适应采用较高阶的调制方式，同时误码率仍维持一个相同的低水平，避免采用低阶调制方式导致用户速率被限制在一个较低的水平，从而提升用户数据的传输速率。
当电力猫传输距离较远时，一般质量较差，发送端自适应采用较低阶的调制方式，以使得误码率仍维持在一个相同的低水平，避免采用高误码率的高阶调制方式导致全部错包使得用户速率几乎为0的场景出现，从而提升用户数据的传输体验。
附图说明
图1为本发明近距离下不同调制方式的电力猫用户吞吐率图。
图2为本发明远距离下不同调制方式的电力猫用户吞吐率图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图2，基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，包括以下步骤：
电力载波通讯的发送端和接收端上电后，在不同的内存位置同时存储若干种不同的调制方式配置信息，分别用序号进行编号，发送端选择调制方式进行发送，接收端根据序号进行接收；
获取信道质量监测结果，发送端判断信道质量监测结果的优差；
发送端将基于获取的数据信道质量监测结果，来持续自适应调整其数据调制方式序号Madpt的高低。
具体的：
1.发送端和接收端上电后，在不同的内存位置同时存储多种不同的调制方式配置信息，即QPSK，16QAM，64QAM，256QAM、1024QAM和4096QAM等。分别用序号M进行编号,M＝1～X，X为当前使用的调制方式总个数：序号M越小，则调制方式越低，可靠性越高；序号M越大，调制方式越高，可靠性越低。发送端每次选择其中一种调制方式，并将所选择的调制方式的序号M通过帧头发送给对方。接收端从帧头中解出调制方式的序号M，根据序号从自己相应的内存位置读取相应的调制方式对数据部分进行解调。
2.数据通信基于有连接的通信方式，每一个数据包都需要接收端的答复。如果在一段时间内没有收到答复，或收到接收异常的答复，发送端都会自动重发该数据包。
3.发送端将基于获取的数据信道质量监测结果，来持续自适应调整其用户数据调制方式Madpt的高低：
a)调制方式Madpt的初始值设置为最低阶，如QPSK，即Madpt＝0。发送端在帧头通知接收端该信息。
b)如果发送端在一段时间内监测到的信道质量较好，则发送端决定采用更高一阶的调制方式进行数据传输，即调制方式的序号Madpt加1(即Madpt＝Madpt+1)，并在帧头中通知接收端新的调制方式。如果调制方式序号Madpt已经达到当前使用的最大调制方式，则不用做加1调整。
c)如果发送端在一段时间内监测到的信道质量较差，则发送端决定采用较低一阶的调制方式进行数据传输，即调制方式的序号Madpt减1(即Madpt＝Madpt-1)，并在帧头通知接收端新的调制方式。如果调制方式序号Madpt已经达到当前使用的最小调制方式，则不用做减1调整。
d)发送端可以对监测到的信道质量进行滤波平滑，以避免短时间内调制方式频繁高低调整带来的用户传输速率大升大降。滤波平滑方式可以但不限于采用更长时间的平均，或者采用a滤波等方式。
4.这里数据信道质量监测的获取方法可以通过多种方式实现。例如，如果发送端自行监测该信道质量，那么发送端由于知道每一个数据包的重发情况，所以可以对一段时间t内所有发送数据包的发送总数TranPktNum和重发次数RetranPktNum进行计数，并用一个双门限机制来进行判断：当重发次数RetranPktNum超过发送总数TranPktNum的一个上门限ThresholdUp时，发送端认为这段时间的传输信道质量较差，可以降低调制方式序号Madpt，同时将发送总数TranPktNum、重发次数RetranPktNum两个计数清零，重新计数；当重发次数RetranPktNum低于发送总数TranPktNum的一个下门限ThresholdDown时，发送端认为这段时间的传输信道质量较好，可以提高调制方式序号Madpt，同时将上述两个计数RetranPktNum、TranPktNum清零，重新计数。
除此之外，接收端也可以监测传输信道的信号质量，再利用信道质量反馈机制(如反馈每个载波的信噪比信息等)及时把该监测结果反馈给发送端，发送端据此进行数据通信传输信道质量好坏的判断。
Claims (9)
1.基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
电力载波通讯的发送端和接收端上电后，在不同的内存位置同时存储若干种不同的调制方式配置信息，分别用序号进行编号，发送端选择调制方式进行发送，接收端根据序号进行接收；
获取信道质量监测结果，发送端判断信道质量监测结果的优差；
发送端将基于获取的数据信道质量监测结果，来持续自适应调整其数据调制方式序号Madpt的高低。
2.根据权利要求1所述的基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，其特征在于，调制方式配置信息包括QPSK，16QAM，64QAM，256QAM、1024QAM和4096QAM。
3.根据权利要求1所述的基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，其特征在于，对不同的调制方式配置信息分别用序号M进行编号，M＝1～X，X为当前使用的调制方式总个数：序号M越小，则调制方式越低，对信道质量的要求越低，传输可靠性越高；序号M越大，调制方式越高，对信道质量的要求越高，传输可靠性越低；发送端每次选择其中一种调制方式，并将所选择的调制方式的序号M通过帧头发送给接收端，接收端从帧头中解出调制方式的序号M，根据序号从自己相应的内存位置读取相应的调制方式对数据部分进行解调。
4.根据权利要求1所述的基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，其特征在于，判断信道质量监测结果过程：
发送端自行监测该信道质量，发送端对一段时间t内所有发送数据包的发送总数TranPktNum和重发次数RetranPktNum进行计数，并用一个双门限机制来进行判断：当重发次数RetranPktNum超过发送总数TranPktNum的一个上门限ThresholdUp时，发送端认为这段时间的传输信道质量差，降低调制方式序号Madpt，同时将发送总数TranPktNum、重发次数RetranPktNum两个计数清零，重新计数；当重发次数RetranPktNum低于发送总数TranPktNum的一个下门限ThresholdDown时，发送端认为这段时间的传输信道质量好，需要提高调制方式序号Madpt，同时将上述两个计数RetranPktNum、TranPktNum清零，重新计数。
5.根据权利要求4所述的基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，其特征在于，接收端监测传输信道的信号质量，再利用信道质量反馈机制及时把该监测结果反馈给发送端，发送端据此进行数据通信传输信道质量好坏的判断；信道质量反馈机制为反馈每个载波的信噪比信息。
6.根据权利要求1所述的基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，其特征在于，持续自适应调整其数据调制方式序号Madpt的高低：
a)调制方式Madpt的初始值设置为最低阶，发送端在帧头通知接收端该信息；
b)如果发送端在一段时间内监测到的信道质量较好，则发送端决定采用更高一阶的调制方式进行数据传输，即调制方式的序号Madpt加1，并在帧头中通知接收端新的调制方式；
c)如果发送端在一段时间内监测到的信道质量较差，则发送端决定采用较低一阶的调制方式进行数据传输，即调制方式的序号Madpt减1，并在帧头通知接收端新的调制方式；
d)发送端对监测到的信道质量进行滤波平滑，以避免短时间内调制方式频繁高低调整带来的用户传输速率大升大降。
7.根据权利要求6所述的基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，其特征在于，滤波平滑方式采用更长时间的平均，或者采用a滤波方式。
8.根据权利要求6所述的基于信道质量检测的调制方式自适应调整方法，其特征在于，如果调制方式序号Madpt已经达到当前使用的最大调制方式，则不做加1调整；如果调制方式序号Madpt已经达到当前使用的最小调制方式，则不做减1调整。
9.基于信道质量检测的调制方式自适应调整系统，其特征在于，包括：
调制方式配置信息存储模块，用于电力载波通讯的发送端和接收端上电后，在不同的内存位置同时存储若干种不同的调制方式配置信息，分别用序号进行编号，发送端选择调制方式进行发送，接收端根据序号进行接收；
信道质量监测结果获取模块，用于获取信道质量监测结果，发送端判断信道质量监测结果的优差；
自适应调整模块，用于发送端将基于获取的数据信道质量监测结果，来持续自适应调整其数据调制方式序号Madpt的高低。
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