CN113810082B - 一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络；包括控制模块，所述控制模块上电性连接有电力线通信模块和无线通信模块，所述控制模块上电性连接有驱动模块，所述驱动模块上电性连接有载波发生器，所述载波发生器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块电性连接，所述控制模块上电性连接有模式转换器，所述模式转换器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块电性连接；本发明在电力线载波和无线通信的双模通信网络中均设有信道处理块、OFDM解调模块、帧率检测模块和滤波处理模块，实现对通讯过程中的数据信息进行有效的处理和调节，保持数据信息在进行传输的时候，能够保持精准性和稳定性。

Description

一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络
技术领域
本发明属于双模通讯技术领域，具体涉及一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络。
背景技术
电力线载波通信以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构，并架设3条以上的导体(一般有三相良导体及一或两根架空地线)，所以输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，既经济又十分可靠。这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。
无线通信是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯，利用收音机、无线电等都可以进行无线通讯。
无线通讯包括各种固定式、移动式和便携式应用，例如双向无线电、手机、个人数码助理及无线网络。其他无线电无线通讯的例子还有GPS、车库门遥控器、无线鼠标等。
大部分无线通讯技术会用到无线电，包括距离只到数米的Wi-fi，也包括和航海家1号通讯、距离超过数百万公里的深空网络。但有些无线通讯的技术不使用无线电，而是使用其他的电磁波无线技术，例如光、磁场、电场等。
正交频分复用调制简称为OFDM，是多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
在实现电力线载波通信和无线通信的双模通讯的时候，采用正交频分复用调制技术进行调节处理，然而市面上各种的双模通讯仍存在各种各样的问题。
如授权公告号为CN108924045A所公开的双模通信网络信道衡量方法及系统，其虽然实现了双模通信网络中的电力线宽带载波信道和微功率无线信道提供统一的通信参数及信道评价值，减少电力线宽带载波网络和微功率无线网络的差异，为后续的路由选择提供统一的计算标准，但是并未解决现有双模通讯过程中存在的不能够有效的实现解调、信道处理、帧率识别和滤波处理等的问题，为此我们提出一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，包括控制模块，所述控制模块上电性连接有电力线通信模块和无线通信模块，所述控制模块上电性连接有驱动模块，所述驱动模块上电性连接有载波发生器，所述载波发生器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块电性连接，所述控制模块上电性连接有模式转换器，所述模式转换器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块电性连接，所述驱动模块用于驱动所述载波发生器发出载波信号实现对数据输出的信号进行携带完成输出，所述模式转换器用于在所述电力线通信模块或者所述无线通信模块的帧率波动较大的时候，进行转换调节模式选择；
所述电力线通信模块和所述无线通信模块中均包括有数据输入和数据输出，所述数据输入和所述数据输出上均电性连接有信道处理模块，所述信道处理模块上电性连接有OFDM解调模块，所述OFDM解调模块上电性连接有耦合器模块，所述耦合器模块上电性连接有证书识别模块，所述证书识别模块上电性连接有帧率检测模块，所述帧率检测模块上电性连接有数据转换模块，所述数据转换模块上电性连接有滤波处理模块，所述电力线通信模块中的所述滤波处理模块上电性连接有模拟耦合电力线，所述模拟耦合电路线上电性连接有电力线通信模式，所述无线通信模块中的所述滤波处理模块上电性连接有基带射频处理模块，所述基带射频处理模块上电性连接有无线通信模式，所述信道处理模块用于实现对数据信息传输时候的信号进行调节和处理，便于信号进行传输，所述OFDM解调模块用于实现对通讯信息进行解调处理，保持数据信息的稳定性，所述耦合器模块用于实现对数据传输进行通断控制调节，便于进行通讯控制，所述证书识别模块用于实现对接收的数据通讯信息进行识别，有效的判定是否进行对数据进行接收，所述数据转换模块用于实现对数据信息的模式进行转换，所述帧率检测模块用于实现对通讯数据的传输帧率进行检测，且在帧率不稳定的时候，能够实现切换传输模式，所述滤波处理模块用于实现对传输的数据进行处理，保持数据的精准性。
优选的，所述载波发生器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块中的所述数据输出进行电性连接，进而使得所述数据输出的波能够与所述载波发生器产生的波进行整合传输，进而实现对所述数据输出的波进行稳定的传输。
优选的，所述模式转换器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块中的所述帧率检测模块进行电性连接，在所述帧率检测模块检测到所述电力线通信模块和所述无线通信模块在进行数据传输的时候帧率波动较大、帧率不稳定的时候，进行模式的切换使用。
优选的，所述信道处理模块中包括有信道编码、信道解码、信道容量、信道带宽和信道监听，所述信道编码和所述信道解码用于实现对数据信息进行编码和解码处理，实现对数据的输出和输入传输，所述信道容量表示为单位时间内可传输的二进制位的位数，所述信道带宽是限定允许通过该信道的信号下限频率和上限频率，所述信道带宽的计算公式如：W＝f2-f1，其中f1是信道能通过的最低频率，f2是信道能通过的最高频率。
优选的，所述信道处理模块包括有有线信道和无线信道，所述电力线通信模块中采用的是所述有线信道，所述无线通信模块中采用的是所述无线信道。
优选的，所述证书识别模块用于实现对通讯数据的身份进行识别，所述证书识别模块的基本架构是公开密钥PKI，即利用一对密钥实施加密和解密，其中密钥包括私钥和公钥，私钥主要用于签名和解密，由用户自定义，只有用户自己知道；公钥用于签名验证和加密，被多个用户共享。
优选的，所述帧率检测模块用于实现对传输的数据信息进行检测，且通过计数器计时1s，再计数1s内V的上升沿与下降沿的数目，所述计数器采用的是时钟检测模块，所述帧率检测模块中还包括有的比较器，通过所述比较器判定帧率的数值，当所述比较器比对的帧率数值较低的时候，通过所述模式转换器进行调节通讯模式。
优选的，所述滤波处理模块中包括有数字滤波器、带通滤波器和低通滤波器，所述数字滤波器利用离散时间系统的特性，在一个时间变量内，对外部输入的信号进行处理，所述带通滤波器用于允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声，所述低通滤波器用于允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声，所述电力线通信模块中采用的是所述数字滤波器和所述带通滤波器，所述无线通信模块中采用的是所述数字滤波器和所述低通滤波器。
优选的，所述滤波处理模块中还包括有延迟器、D型触发器和编码器，所述延迟器用以产生同相信号的一延迟信号；所述D型触发器用以产生一暂存的相同信号；所述编码器用以根据暂存信号产生数字信号。
优选的，所述OFDM调制模块中包括有扰码、Turbo编码、信道交织、分级拷贝、星座映射以及IFFT调制处理，且基于所述OFDM调制模块，支持PB72、PB136、PB264和PB520共四种不同的PB块长度，同时还支持BPSK、QPSK以及16QAM等三种调制方式。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在电力线载波和无线通信的双模通信网络中均设有信道处理块、OFDM解调模块、帧率检测模块和滤波处理模块，实现对通讯过程中的数据信息进行有效的处理和调节，保持数据信息在进行传输的时候，能够保持精准性和稳定性，且信道处理模块用于实现对数据信息传输时候的信号进行调节和处理，便于信号进行传输，且OFDM解调模块可以实现对通讯信息进行解调处理，保持数据信息的稳定性，帧率检测模块可以实现对通讯数据的传输帧率进行检测，且在帧率不稳定的时候，能够实现切换传输模式，以及设有滤波处理模块可以实现对传输的数据进行处理，保持数据的精准性。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，包括控制模块，所述控制模块上电性连接有电力线通信模块和无线通信模块，所述控制模块上电性连接有驱动模块，所述驱动模块上电性连接有载波发生器，所述载波发生器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块电性连接，所述控制模块上电性连接有模式转换器，所述模式转换器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块电性连接，所述驱动模块用于驱动所述载波发生器发出载波信号实现对数据输出的信号进行携带完成输出，所述模式转换器用于在所述电力线通信模块或者所述无线通信模块的帧率波动较大的时候，进行转换调节模式选择。
所述电力线通信模块和所述无线通信模块中均包括有数据输入和数据输出，所述数据输入和所述数据输出上均电性连接有信道处理模块，所述信道处理模块上电性连接有OFDM解调模块，所述OFDM解调模块上电性连接有耦合器模块，所述耦合器模块上电性连接有证书识别模块，所述证书识别模块上电性连接有帧率检测模块，所述帧率检测模块上电性连接有数据转换模块，所述数据转换模块上电性连接有滤波处理模块，所述电力线通信模块中的所述滤波处理模块上电性连接有模拟耦合电力线，所述模拟耦合电路线上电性连接有电力线通信模式，所述无线通信模块中的所述滤波处理模块上电性连接有基带射频处理模块，所述基带射频处理模块上电性连接有无线通信模式，所述信道处理模块用于实现对数据信息传输时候的信号进行调节和处理，便于信号进行传输，所述OFDM解调模块用于实现对通讯信息进行解调处理，保持数据信息的稳定性，所述耦合器模块用于实现对数据传输进行通断控制调节，便于进行通讯控制，所述证书识别模块用于实现对接收的数据通讯信息进行识别，有效的判定是否进行对数据进行接收，所述数据转换模块用于实现对数据信息的模式进行转换，所述帧率检测模块用于实现对通讯数据的传输帧率进行检测，且在帧率不稳定的时候，能够实现切换传输模式，所述滤波处理模块用于实现对传输的数据进行处理，保持数据的精准性。
为了实现电力线通信模块和无线通信模块中的数据信息进行有效的整合传输，本实施例中，优选的，所述载波发生器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块中的所述数据输出进行电性连接，进而使得所述数据输出的波能够与所述载波发生器产生的波进行整合传输，进而实现对所述数据输出的波进行稳定的传输。
为了实现对电力线通信模块和无线通信模块进行有效的帧率检测和通讯模式的切换，本实施例中，优选的，所述模式转换器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块中的所述帧率检测模块进行电性连接，在所述帧率检测模块检测到所述电力线通信模块和所述无线通信模块在进行数据传输的时候帧率波动较大、帧率不稳定的时候，进行模式的切换使用。
为了实现对数据信号进行有效的编码、解码处理，便于信号在信道中进行传输，本实施例中，优选的，所述信道处理模块中包括有信道编码、信道解码、信道容量、信道带宽和信道监听，所述信道编码和所述信道解码用于实现对数据信息进行编码和解码处理，实现对数据的输出和输入传输，所述信道容量表示为单位时间内可传输的二进制位的位数，所述信道带宽是限定允许通过该信道的信号下限频率和上限频率，所述信道带宽的计算公式如：W＝f2-f1，其中f1是信道能通过的最低频率，f2是信道能通过的最高频率。
为了实现对电力线通信模块和无线通信模块进行有效的区分设置，便于不同类型的信号进行传输，本实施例中，优选的，所述信道处理模块包括有有线信道和无线信道，所述电力线通信模块中采用的是所述有线信道，所述无线通信模块中采用的是所述无线信道。
为了确保数据信息的安全性能，减少网络攻击，本实施例中，优选的，所述证书识别模块用于实现对通讯数据的身份进行识别，所述证书识别模块的基本架构是公开密钥PKI，即利用一对密钥实施加密和解密，其中密钥包括私钥和公钥，私钥主要用于签名和解密，由用户自定义，只有用户自己知道；公钥用于签名验证和加密，被多个用户共享。
为了实现对帧率进行有效的检测，本实施例中，优选的，所述帧率检测模块用于实现对传输的数据信息进行检测，且通过计数器计时1s，再计数1s内V的上升沿与下降沿的数目，所述计数器采用的是时钟检测模块，所述帧率检测模块中还包括有的比较器，通过所述比较器判定帧率的数值，当所述比较器比对的帧率数值较低的时候，通过所述模式转换器进行调节通讯模式。
为了实现对数据信息进行有效的滤波处理，本实施例中，优选的，所述滤波处理模块中包括有数字滤波器、带通滤波器和低通滤波器，所述数字滤波器利用离散时间系统的特性，在一个时间变量内，对外部输入的信号进行处理，所述带通滤波器用于允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声，所述低通滤波器用于允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声，所述电力线通信模块中采用的是所述数字滤波器和所述带通滤波器，所述无线通信模块中采用的是所述数字滤波器和所述低通滤波器，所述滤波处理模块中还包括有延迟器、D型触发器和编码器，所述延迟器用以产生同相信号的一延迟信号；所述D型触发器用以产生一暂存的相同信号；所述编码器用以根据暂存信号产生数字信号。
为了实现对电力线通信模块和无线通信模块的双模通讯模式进行有效的解调处理，本实施例中，优选的，所述OFDM调制模块中包括有扰码、Turbo编码、信道交织、分级拷贝、星座映射以及IFFT调制处理，且基于所述OFDM调制模块，支持PB72、PB136、PB264和PB520共四种不同的PB块长度，同时还支持BPSK、QPSK以及16QAM等三种调制方式。
本发明的工作原理及使用流程：驱动模块用于驱动载波发生器发出载波信号实现对数据输出的信号进行携带完成输出，模式转换器用于在电力线通信模块或者无线通信模块的帧率波动较大的时候，进行转换调节模式选择，信道处理模块用于实现对数据信息传输时候的信号进行调节和处理，便于信号进行传输，OFDM解调模块用于实现对通讯信息进行解调处理，保持数据信息的稳定性，耦合器模块用于实现对数据传输进行通断控制调节，便于进行通讯控制，证书识别模块用于实现对接收的数据通讯信息进行识别，有效的判定是否进行对数据进行接收，数据转换模块用于实现对数据信息的模式进行转换，帧率检测模块用于实现对通讯数据的传输帧率进行检测，且在帧率不稳定的时候，能够实现切换传输模式，滤波处理模块用于实现对传输的数据进行处理，保持数据的精准性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，包括控制模块，其特征在于：所述控制模块上电性连接有电力线通信模块和无线通信模块，所述控制模块上电性连接有驱动模块，所述驱动模块上电性连接有载波发生器，所述载波发生器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块电性连接，所述控制模块上电性连接有模式转换器，所述模式转换器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块电性连接，所述驱动模块用于驱动所述载波发生器发出载波信号实现对数据输出的信号进行携带完成输出，所述模式转换器用于在所述电力线通信模块或者所述无线通信模块的帧率波动大于预设值的时候，进行转换调节模式选择；
所述电力线通信模块和所述无线通信模块中均包括有数据输入和数据输出，所述数据输入和所述数据输出上均电性连接有信道处理模块，所述信道处理模块上电性连接有OFDM解调模块，所述OFDM解调模块上电性连接有耦合器模块，所述耦合器模块上电性连接有证书识别模块，所述证书识别模块上电性连接有帧率检测模块，所述帧率检测模块上电性连接有数据转换模块，所述数据转换模块上电性连接有滤波处理模块，所述电力线通信模块中的所述滤波处理模块上电性连接有模拟耦合电力线，所述模拟耦合电路线上电性连接有电力线通信模式，所述无线通信模块中的所述滤波处理模块上电性连接有基带射频处理模块，所述基带射频处理模块上电性连接有无线通信模式，所述信道处理模块用于实现对数据信息传输时候的信号进行调节和处理，便于信号进行传输，所述OFDM解调模块用于实现对通讯信息进行解调处理，保持数据信息的稳定性，所述耦合器模块用于实现对数据传输进行通断控制调节，便于进行通讯控制，所述证书识别模块用于实现对接收的数据通讯信息进行识别，有效的判定是否进行对数据进行接收，所述数据转换模块用于实现对数据信息的模式进行转换，所述帧率检测模块用于实现对通讯数据的传输帧率进行检测，且在帧率不稳定的时候，能够实现切换传输模式，所述滤波处理模块用于实现对传输的数据进行处理，保持数据的精准性。
2.根据权利要求1所述的基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，其特征在于：所述载波发生器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块中的所述数据输出进行电性连接，进而使得所述数据输出的波能够与所述载波发生器产生的波进行整合传输，进而实现对所述数据输出的波进行稳定的传输。
3.根据权利要求1所述的基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，其特征在于：所述模式转换器分别与所述电力线通信模块和所述无线通信模块中的所述帧率检测模块进行电性连接，在所述帧率检测模块检测到所述电力线通信模块和所述无线通信模块在进行数据传输的时候帧率波动大于预设值、帧率不稳定的时候，进行模式的切换使用。
4.根据权利要求1所述的基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，其特征在于：所述信道处理模块中包括有信道编码、信道解码、信道容量、信道带宽和信道监听，所述信道编码和所述信道解码用于实现对数据信息进行编码和解码处理，实现对数据的输出和输入传输，所述信道容量表示为单位时间内可传输的二进制位的位数，所述信道带宽是限定允许通过该信道的信号下限频率和上限频率，所述信道带宽的计算公式如：W＝f2-f1，其中f1是信道能通过的最低频率，f2是信道能通过的最高频率。
5.根据权利要求4所述的基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，其特征在于：所述信道处理模块包括有有线信道和无线信道，所述电力线通信模块中采用的是所述有线信道，所述无线通信模块中采用的是所述无线信道。
6.根据权利要求1所述的基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，其特征在于：所述证书识别模块用于实现对通讯数据的身份进行识别，所述证书识别模块的基本架构是公开密钥PKI，即利用一对密钥实施加密和解密，其中密钥包括私钥和公钥，私钥主要用于签名和解密，由用户自定义，只有用户自己知道；公钥用于签名验证和加密，被多个用户共享。
7.根据权利要求1所述的基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，其特征在于：所述帧率检测模块用于实现对传输的数据信息进行检测，且通过计数器计时1s，再计数1s内V的上升沿与下降沿的数目，所述计数器采用的是时钟检测模块，所述帧率检测模块中还包括有比较器，通过所述比较器判定帧率的数值，当所述比较器比对的帧率数值较低的时候，通过所述模式转换器进行调节通讯模式。
8.根据权利要求1所述的基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，其特征在于：所述滤波处理模块中包括有数字滤波器、带通滤波器和低通滤波器，所述数字滤波器利用离散时间系统的特性，在一个时间变量内，对外部输入的信号进行处理，所述带通滤波器用于允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声，所述低通滤波器用于允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声，所述电力线通信模块中采用的是所述数字滤波器和所述带通滤波器，所述无线通信模块中采用的是所述数字滤波器和所述低通滤波器。
9.根据权利要求8所述的基于电力线载波和无线通信的双模通信网络，其特征在于：所述滤波处理模块中还包括有延迟器、D型触发器和编码器，所述延迟器用以产生同相信号的一延迟信号；所述D型触发器用以产生一暂存的相同信号；所述编码器用以根据暂存信号产生数字信号。
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Denomination of invention: A dual-mode communication network based on power line carrier and wireless communication

Effective date of registration: 20231221

Granted publication date: 20220531

Pledgee: Zhongguancun Beijing technology financing Company limited by guarantee

Pledgor: TSINGDA SMART (BEIJING) TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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