CN114584234A - 一种电力线通信接收机及其信号接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力线通信技术领域，公开了一种电力线通信接收机及其信号接收方法。本发明的电力线通信接收机包括处理模块、相干检测模块、非相干检测模块、相干判决模块、非相干判决模块、联合模块和联合判决模块，其中由处理模块接收到电力线信道的信号时，根据电力线信道所对应的复杂度和误码率要求确定功率分配比，从而控制相干检测模块和非相干检测模块根据所述功率分配比接收所述信号，并控制相干判决模块、非相干判决模块、联合模块和联合判决模块对对应的检测信号进行处理，以得到输出信号。本发明对接收信号进行分离检测以利用相干检测和非相干检测的信号自由度，能够实现不同电力线通信需求下的复杂度和误码率权衡。

Description

一种电力线通信接收机及其信号接收方法

技术领域

本发明涉及电力线通信技术领域，尤其涉及一种电力线通信接收机及其信号接收方法。

背景技术

电力线通信(Power Line Communication，PLC)是以广泛分布的电力线作为传输媒介来进行数据传输和语音通信，也被广泛应用于偏远地区“最后一公里”的宽带接入。电力线通信的基本原理是在物理层对所需要传输的数字信号进行扰码、前向纠错编码、交织和调制等处理，然后进行数模转换以及前端耦合，从而将传输信息送入电力线上进行传输。

由于电力网络的设计主要在于用作传输电力，以满足对各种电器的电源供电，并未考虑到用作通信，多径效应和噪声干扰都会对电力线通信造成较大影响，采用电力线进行通信会面临很大的挑战。

目前用于电力线通信的接收机在接收到信号时，通常对信号进行无差别的信号处理，不能实现不同电力线通信需求下的复杂度和误码率权衡。

发明内容

本发明提供了一种电力线通信接收机及其信号接收方法，解决了现有电力通信接收机不能实现不同电力线通信需求下的复杂度和误码率权衡的技术问题。

本发明第一方面提供一种电力线通信接收机，所述电力线通信接收机包括处理模块、相干检测模块、非相干检测模块、相干判决模块、非相干判决模块、联合模块和联合判决模块；

所述相干检测模块用于对接收的信号进行载波同步，以及对得到的载波同步信号进行相干运算，输出对应的检测信号；

所述非相干检测模块用于对接收的信号进行功率检测和/或能量检测，输出对应的检测信号；

所述相干判决模块用于根据第一判决准则，对相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；

所述非相干判决模块用于根据第二判决准则，对非相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；

所述联合模块用于对所述相干检测模块和所述非相干检测模块的检测信号进行合并处理；

所述联合判决模块用于根据第三判决准则对所述联合模块的处理结果进行判决以得到输出信号；

所述处理模块，与所述相干检测模块、非相干检测模块、相干判决模块、非相干判决模块、联合模块以及联合判决模块连接，用于在接收到电力线信道的信号时，根据与所述电力线信道对应的复杂度和误码率要求确定功率分配比，并控制所述相干检测模块和所述非相干检测模块根据所述功率分配比接收所述信号；所述处理模块还用于控制所述相干判决模块、非相干判决模块、联合模块和联合判决模块对对应的检测信号进行处理。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第一判决准则采用最大似然准则或者最大后验概率准则。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第二判决准则采用阈值比较法。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述联合模块具体用于将所述相干检测模块和所述非相干检测模块的检测信号组成二维矩阵数据。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第三判决准则采用最大似然准则。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述联合模块具体用于将所述相干检测模块和所述非相干检测模块的检测信号合并成一维信号。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第三判决准则采用最大似然准则、最大后验概率准则或阈值比较法。

本发明第二方面提供一种电力线通信接收机的信号接收方法，所述方法基于如上任一项能够实现的方式所述的电力线通信接收机，所述方法包括：

处理模块接收到电力线信道的信号时，获取与所述电力线信道对应的复杂度和误码率要求；

所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比；

若所述功率分配比为1，所述处理模块控制相干检测模块完全接收所述信号，并控制相干判决模块对所述相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；若所述功率比为0，所述处理模块控制非相干检测模块完全接收所述信号，并控制非相干判决模块对所述非相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；若所述功率比大于0且小于1，所述处理模块按照所述功率比控制所述相干检测模块和所述非相干检测模块对所述信号进行同时接收，控制联合模块对所述相干检测模块的检测信号和所述非相干检测模的检测信号进行合并处理，并控制联合判决模块对所述联合模块的处理结果进行判决以得到输出信号。

根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比，包括：

若所述复杂度和误码率要求为低复杂度且对误码率要求不高，确定对应的功率分配比为1；

若所述复杂度和误码率要求为低误码率且对复杂度要求不高，确定对应的功率分配比为0；

若所述复杂度和误码率要求为极低误码率且对复杂度要求不高，确定对应的功率分配比为大于0且小于1。

根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述复杂度和误码率要求包括标准复杂度和标准误码率，所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比，具体包括：

若所述标准复杂度小于复杂度阈值且所述标准误码率不小于第一误码率阈值，确定对应的功率分配比为1；

若所述标准复杂度不小于所述复杂度阈值，而所述标准误码率不小于第二误码率阈值且小于所述第一误码率阈值，确定对应的功率分配比为0；其中所述第二误码率阈值小于所述第一误码率阈值；

若所述标准复杂度不小于所述复杂度阈值且所述标准误码率小于所述第二误码率阈值，确定对应的功率分配比为大于0且小于1。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明的电力线通信接收机包括处理模块、相干检测模块、非相干检测模块、相干判决模块、非相干判决模块、联合模块和联合判决模块，其中由处理模块接收到电力线信道的信号时，根据电力线信道所对应的复杂度和误码率要求确定功率分配比，从而控制相干检测模块和非相干检测模块根据所述功率分配比接收所述信号，并控制相干判决模块、非相干判决模块、联合模块和联合判决模块对对应的检测信号进行处理，以得到输出信号；本发明对接收信号进行分离检测以利用相干检测和非相干检测的信号自由度，能够实现不同电力线通信需求下的复杂度和误码率权衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一个可选实施例提供的一种电力线通信接收机的结构框图；

图2为本发明一个可选实施例提供的一种电力线通信接收机的信号接收方法的流程图。

附图说明：

1-处理模块；2-相干检测模块；3-非相干检测模块；4-相干判决模块；5-非相干判决模块；6-联合模块；7-联合判决模块。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电力线通信接收机及其信号接收方法，用于解决现有电力通信接收机不能实现不同电力线通信需求下的复杂度和误码率权衡的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

为更清晰地阐述本发明下述实施例，下面对相关术语进行解释：

复杂度：是指硬件复杂度和通信信号处理复杂度。

误码率：是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种电力线通信接收机的结构框图。

本发明实施例提供的一种电力线通信接收机，包括处理模块1、相干检测模块2、非相干检测模块3、相干判决模块4、非相干判决模块5、联合模块6和联合判决模块7。

所述相干检测模块2用于对接收的信号进行载波同步，以及对得到的载波同步信号进行相干运算，输出对应的检测信号；所述非相干检测模块3用于对接收的信号进行功率检测和/或能量检测，输出对应的检测信号；所述相干判决模块4用于根据第一判决准则对检测信号进行判决以得到输出信号；所述非相干判决模块5用于根据第二判决准则对检测信号进行判决以得到输出信号；所述联合模块6用于对所述相干检测模块2和所述非相干检测模块3的检测信号进行合并处理；所述联合判决模块7用于根据第三判决准则对所述联合模块6的处理结果进行判决以得到输出信号；

所述处理模块1，与所述相干检测模块2、非相干检测模块3、相干判决模块4、非相干判决模块5、联合模块6以及联合判决模块7连接，用于在接收到电力线信道的信号时，根据与所述电力线信道对应的复杂度和误码率要求确定功率分配比，并控制所述相干检测模块2和所述非相干检测模块3根据所述功率分配比接收所述信号；所述处理模块1还用于控制所述相干判决模块4、非相干判决模块5、联合模块6和联合判决模块7对检测信号进行处理。

其中，由电力线信道传输的信号可以为电力线通信系统中的无线信号和电力线信号。

其中，根据通信原理可知，本实施例中，通过相干检测模块2或者非相干检测模块3进行信号接收时，对应的硬件复杂度和信号处理复杂度不同，其中联合采用相干检测和非相干检测时，电力线通信系统的硬件复杂度和信号处理复杂度达到最高。

其中，对得到的载波同步信号进行相干运算，所得到的检测信号为：

z1＝∫y(t)m(t)dt

式中，y(t)为接收的信号，m(t)表示载波同步信号。

作为一种实施方式，非相干检测模块3仅用于对接收的信号进行功率检测，产生的功率检测信号为：

z2＝∫|y(t)|dt。

进行判决时，具体将产生的功率检测信号与对应的功率阈值进行比较，当功率检测信号大于对应的功率阈值时，表示检测到通信信号。

作为另一种实施方式，非相干检测模块3仅用于对接收的信号进行能量检测，产生的能量检测信号为：

z2＝∫|y(t)|²dt。

进行判决时，具体将产生的能量检测信号与对应的能量阈值进行比较，当能量检测信号大于对应的能量阈值时，表示检测到通信信号。

作为又一种实施方式，非相干检测模块3既用于对接收的信号进行功率检测，又用于对接收的信号进行能量检测。进行判决时，将产生的功率检测信号与对应的功率阈值进行比较，以及，将产生的能量检测信号与对应的能量阈值进行比较，当功率检测信号大于对应的功率阈值和/或能量检测信号大于对应的能量阈值时，表示检测到通信信号。具体的判决方式可以根据实际情况进行设定。

本发明上述实施例，根据与所述电力线信道对应的复杂度和误码率要求确定功率分配比，并控制所述相干检测模块2和所述非相干检测模块3根据所述功率分配比接收所述信号，能够实现不同电力线通信需求下的复杂度和误码率权衡。

在一种能够实现的方式中，所述第一判决准则采用最大似然准则或者最大后验概率准则。

其中，最大似然准则、最大后验概率准则为通信领域常用的判决准则，具体实施只需要采用其中一种。

在一种能够实现的方式中，所述第二判决准则采用阈值比较法。

在一种能够实现的方式中，所述联合模块6具体用于将所述相干检测模块2和所述非相干检测模块3的检测信号组成二维矩阵数据：

在一种能够实现的方式中，所述第三判决准则采用最大似然准则。

在一种能够实现的方式中，所述联合模块6具体用于将所述相干检测模块2和所述非相干检测模块3的检测信号合并成一维信号：

Y＝z1+z2。

在一种能够实现的方式中，所述第三判决准则采用最大似然准则、最大后验概率准则或阈值比较法。

本发明还提供了一种电力线通信接收机的信号接收方法，该方法基于上述任一项实施例所述的电力线通信接收机。

请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的一种电力线通信接收机的信号接收方法的流程图。

本发明实施例提供的一种电力线通信接收机的信号接收方法，包括：

步骤S1，处理模块接收到电力线信道的信号时，获取与所述电力线信道对应的复杂度和误码率要求；

步骤S2，所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比；

步骤S3，若所述功率分配比为1，所述处理模块控制相干检测模块完全接收所述信号，并控制相干判决模块对所述相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；若所述功率比为0，所述处理模块控制非相干检测模块完全接收所述信号，并控制非相干判决模块对所述非相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；若所述功率比大于0且小于1，所述处理模块按照所述功率比控制所述相干检测模块和所述非相干检测模块对所述信号进行同时接收，控制联合模块对所述相干检测模块的检测信号和所述非相干检测模的检测信号进行合并处理，并控制联合判决模块对所述联合模块的处理结果进行判决以得到输出信号。

在一种能够实现的方式中，所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比，包括：

若所述复杂度和误码率要求为低复杂度且对误码率要求不高，确定对应的功率分配比为1；

若所述复杂度和误码率要求为低误码率且对复杂度要求不高，确定对应的功率分配比为0；

若所述复杂度和误码率要求为极低误码率且对复杂度要求不高，确定对应的功率分配比为大于0且小于1。

为实现功率分配比的设置，可以预先存储各电力线信道对应的复杂度和误码率要求，该复杂度和误码率要求可以由文本和/或数值进行描述。作为一种实施方式，所述复杂度和误码率要求为文本描述，从而可以对文本描述进行解析，确定具体要求。

作为另一种实施方式，复杂度和误码率要求由数值进行描述时，可以设置相应的阈值来解析所述复杂度和误码率要求。例如，在一种能够实现的方式中，所述复杂度和误码率要求包括标准复杂度和标准误码率，所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比，具体包括：

若所述标准复杂度小于复杂度阈值且所述标准误码率不小于第一误码率阈值，确定对应的功率分配比为1；

若所述标准复杂度不小于所述复杂度阈值，而所述标准误码率不小于第二误码率阈值且小于所述第一误码率阈值，确定对应的功率分配比为0；其中所述第二误码率阈值小于所述第一误码率阈值；

若所述标准复杂度不小于所述复杂度阈值且所述标准误码率小于所述第二误码率阈值，确定对应的功率分配比为大于0且小于1。

其中，上述的复杂度阈值、第一误码率阈值和第二误码率阈值，可以根据电力线通信系统的实际需求进行设置。

本发明上述实施例，对接收信号进行分离检测以利用相干检测和非相干检测的信号自由度，能够实现不同电力线通信需求下的复杂度和误码率权衡。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电力通信接收机及其信号接收方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的电力通信接收机的实施例仅是示意性的，例如，所述模块的划分，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，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电力线通信接收机，其特征在于，包括处理模块、相干检测模块、非相干检测模块、相干判决模块、非相干判决模块、联合模块和联合判决模块；

所述相干检测模块用于对接收的信号进行载波同步，以及对得到的载波同步信号进行相干运算，输出对应的检测信号；

所述非相干检测模块用于对接收的信号进行功率检测和/或能量检测，输出对应的检测信号；

所述相干判决模块用于根据第一判决准则，对相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；

所述非相干判决模块用于根据第二判决准则，对非相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；

所述联合模块用于对所述相干检测模块和所述非相干检测模块的检测信号进行合并处理；

所述联合判决模块用于根据第三判决准则对所述联合模块的处理结果进行判决以得到输出信号；

所述处理模块，与所述相干检测模块、非相干检测模块、相干判决模块、非相干判决模块、联合模块以及联合判决模块连接，用于在接收到电力线信道的信号时，根据与所述电力线信道对应的复杂度和误码率要求确定功率分配比，并控制所述相干检测模块和所述非相干检测模块根据所述功率分配比接收所述信号；所述处理模块还用于控制所述相干判决模块、非相干判决模块、联合模块和联合判决模块对对应的检测信号进行处理。

2.根据权利要求1所述的电力线通信接收机，其特征在于，所述第一判决准则采用最大似然准则或者最大后验概率准则。

3.根据权利要求1所述的电力线通信接收机，其特征在于，所述第二判决准则采用阈值比较法。

4.根据权利要求1所述的电力线通信接收机，其特征在于，所述联合模块具体用于将所述相干检测模块和所述非相干检测模块的检测信号组成二维矩阵数据。

5.根据权利要求4所述的电力线通信接收机，其特征在于，所述第三判决准则采用最大似然准则。

6.根据权利要求1所述的电力线通信接收机，其特征在于，所述联合模块具体用于将所述相干检测模块和所述非相干检测模块的检测信号合并成一维信号。

7.根据权利要求5所述的电力线通信接收机，其特征在于，所述第三判决准则采用最大似然准则、最大后验概率准则或阈值比较法。

8.一种电力线通信接收机的信号接收方法，其特征在于，基于如权利要求1-7任一项所述的电力线通信接收机，所述方法包括：

处理模块接收到电力线信道的信号时，获取与所述电力线信道对应的复杂度和误码率要求；

所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比；

若所述功率分配比为1，所述处理模块控制相干检测模块完全接收所述信号，并控制相干判决模块对所述相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；若所述功率比为0，所述处理模块控制非相干检测模块完全接收所述信号，并控制非相干判决模块对所述非相干检测模块的检测信号进行判决以得到输出信号；若所述功率比大于0且小于1，所述处理模块按照所述功率比控制所述相干检测模块和所述非相干检测模块对所述信号进行同时接收，控制联合模块对所述相干检测模块的检测信号和所述非相干检测模的检测信号进行合并处理，并控制联合判决模块对所述联合模块的处理结果进行判决以得到输出信号。

9.根据权利要求8所述的电力线通信接收机的信号接收方法，其特征在于，所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比，包括：

若所述复杂度和误码率要求为低复杂度且对误码率要求不高，确定对应的功率分配比为1；

若所述复杂度和误码率要求为低误码率且对复杂度要求不高，确定对应的功率分配比为0；

若所述复杂度和误码率要求为极低误码率且对复杂度要求不高，确定对应的功率分配比为大于0且小于1。

10.根据权利要求9所述的电力线通信接收机的信号接收方法，其特征在于，所述复杂度和误码率要求包括标准复杂度和标准误码率，所述处理模块根据所述复杂度和误码率要求确定对应的功率分配比，具体包括：

若所述标准复杂度小于复杂度阈值且所述标准误码率不小于第一误码率阈值，确定对应的功率分配比为1；

若所述标准复杂度不小于所述复杂度阈值，而所述标准误码率不小于第二误码率阈值且小于所述第一误码率阈值，确定对应的功率分配比为0；其中所述第二误码率阈值小于所述第一误码率阈值；

若所述标准复杂度不小于所述复杂度阈值且所述标准误码率小于所述第二误码率阈值，确定对应的功率分配比为大于0且小于1。

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