CN115002825B - 一种通信设备及通信方法 - Google Patents

一种通信设备及通信方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115002825B
CN115002825B CN202210931520.9A CN202210931520A CN115002825B CN 115002825 B CN115002825 B CN 115002825B CN 202210931520 A CN202210931520 A CN 202210931520A CN 115002825 B CN115002825 B CN 115002825B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
communication
channel
data
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210931520.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115002825A (zh
Inventor
刘浏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Ziheng Communication Equipment Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Ziheng Communication Equipment Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Ziheng Communication Equipment Co ltd filed Critical Shenzhen Ziheng Communication Equipment Co ltd
Priority to CN202210931520.9A priority Critical patent/CN115002825B/zh
Publication of CN115002825A publication Critical patent/CN115002825A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115002825B publication Critical patent/CN115002825B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/08—Testing, supervising or monitoring using real traffic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/345—Interference values
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/14—Network analysis or design
    • H04L41/142—Network analysis or design using statistical or mathematical methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明公开一种通信设备及通信方法，涉及通信技术领域，解决的技术问题是数据通信抗干扰性问题，通信设备包括主控模块、载波通信电路、过零检测模块、RAM缓存单元、通信单元、调试单元、电源转换模块和抗干扰模块，其中所述主控模块分别与载波发送电路、过零检测模块、RAM缓存单元、通信单元、调试单元和电源转换模块连接，其中调试单元通过串口通信电路与抗干扰模块连接。本发明能够实现通信信道传输状况的分析能力，对传输中的数据信息进行拥堵分析，以提高通信设备信道分析能力和抗干扰性分析。

Description

一种通信设备及通信方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，且更确切地涉及一种通信设备及通信方法。
背景技术
通信设备，英文简称ICD，全称Industrial Communication Device。用于工控环境的有线通讯设备和无线通讯设备。有线通讯设备主要介绍解决工业现场的串口通讯，专业总线型的通讯，工业以太网的通讯以及各种通讯协议之间的转换设备，主要包括路由器、交换机、modem等设备。无线通讯设备主要包括无线AP，无线网桥，无线网卡，无线避雷器，天线等设备。
现有技术通信过程中存在通信故障检测能力低下，数据检测难度高等问题，如何提高通信能力，解决通信过程中信道拥堵问题是亟待解决的技术问题。专利号CN201510993120.0公开一种用于电子终端的通信方法和通信设备，其中所述通信方法包括：(A)接收与预定通信应用相应的通话呼叫请求；(B)获取发起所述通话呼叫请求的联系人；(C)检测与所述联系人相关联的其他通信应用；(D)显示检测到的所述其他通信应用的标识。采用上述用于电子终端的通信方法和通信设备，可在接收到通话呼叫请求时，向用户提供与发起该通话呼叫请求的联系人相关联的其他通信应用的标识，有助于用户将预定通信应用切换至其他通信应用来进行通信，从而提高了用户的使用体验。这种方法虽然提高了数据通信能力，但是无法实现数据通信的抗干扰能力。其中专利号CN201010228013.6公开一种移动通信终端及其通信方法，该方法包括步骤：A、接收用户输入的拨号操作指令；B、判断网络覆盖信号是否属于正常范围；C、当所述网络覆盖信号不属于正常范围，则根据所述拨号操作指令选择实际最大可用功率进行通信。本发明所提供的移动通信终端及其通信方法，由于增加了新的具有调节实际最大可用功率(Pmax)进行通信的功能，使移动通信终端发射功率在不同场景可以设为不同值，以便最大程度的匹配具体的应用要求；特别是在特定场合下，可以选择让移动通信终端以可能的最大功率进行通信，以便确保用户在网络覆盖不佳的区域也能正常使用特定服务(如紧急呼叫等)，以增加通信成功率，为用户提供了方便。这种方法虽然提高数据通信能力，仍旧无法实现线路的拥堵分析。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明公开一种通信设备及通信方法，能够实现通信信道传输状况的分析，对传输中的数据信息进行拥堵分析，以提高通信设备信道分析能力和抗干扰性分析。
为了实现上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
一种通信设备，其中包括：
主控模块，用于控制数据通信，以使各模块处于工作状态；
载波通信电路，用于实现电路数据信息的载波通信，其中载波通信电路包括 滤波接收模块、增益控制模块、信号调理模块、调制解调模块、滤波电压放大模块、功率放大模块、阻抗匹配模块和耦合器，其中所述滤波接收模块的输出端与增益控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与信号调理模块的输入端连接，所述信号调理模块的输出端与调制解调模块的输入端连接，调制解调模块的输出端与滤波电压放大模块的输入端连接，滤波电压放大模块的输出端与功率放大模块的输入端连接，功率放大模块的输出端与阻抗匹配模块的输入端连接，所述阻抗匹配模块的输出端与耦合器的输入端连接；
过零检测模块，用于检测电路中的数据信息，其中过零检测模块包括IN4235A二极管电路、TLP521-1光电耦合器件和NPN型三极管电路，其中所述IN4235A二极管电路的输出端与TLP521-1光电耦合器件的输入端连接，所述TLP521-1光电耦合器件的输出端与NPN型三极管电路的输入端连接；
RAM缓存单元，用于实现数据信息的存储；
通信单元，用于实现不同终端数据通信；所述通信单元为D2D通信模型；
调试单元，用于实现通信过程中的数据信息调试；
电源转换模块，用于实现通信过程中电路电压数据信息转换；
抗干扰模块，用于实现通信过程电路信息干扰评估和计算；
其中所述主控模块分别与载波发送电路、过零检测模块、RAM缓存单元、通信单元、调试单元和电源转换模块连接，其中调试单元通过串口通信电路与抗干扰模块连接。
作为本发明进一步的技术方案，主控模块的主要硬件架构为基于STM32F407VET6芯片电路的芯片。
作为本发明进一步的技术方案，载波通信电路包括载波通信芯片SM2400和与所述载波通信芯片SM2400连接的数据接收模块和数据发送模块。
作为本发明进一步的技术方案，电源转换模块输出电压为12V或者3.3V。
作为本发明进一步的技术方案，通信单元还包括上下行光纤通信模块、无线5G通信模块和本地下行通信模块。
作为本发明进一步的技术方案，调试单元包括信号诊断模块和通信接口。
作为本发明进一步的技术方案，信号诊断模块为改进SDM算法模型。
作为本发明进一步的技术方案，所述改进SDM算法模型包括信路编码模块、信路调频模块、误码计算模块和信道传输模块，其中所述信路编码模块的输出端与信路调频模块的输入端连接，所述信路调频模块的输出端与误码计算模块的输入端连接，所述误码计算模块的输出端与信道传输模块的输入端连接，其中信路编码模块用于实现通信设备信道输入信息的编码，信路调频模块用于实现通信设备信道输入信息的调频，误码计算模块用于实现通信设备信道输入信息的误码计算，信道传输模块用于实现信道数据信息传输。
作为本发明进一步的技术方案，抗干扰模块为OFDM模块。
一种通信方法，其中包括：
在主控模块控制下，使各模块处于工作状态；通过载波通信电路实现电路数据信息的载波通信，通过过零检测模块检测电路中的数据信息，通过RAM缓存单元实现数据信息的存储；通过通信单元实现不同终端数据通信；通过调试单元实现通信过程中的数据信息调试；通过电源转换模块实现通信过程中电路电压数据信息转换；通过抗干扰模块实现通信过程电路信息干扰评估和计算；通过改进SDM算法模型实现信道中通信数据信息检测，其中改进SDM算法的工作方法为：
信道状态判断阻塞概率公式为：
Figure 61550DEST_PATH_IMAGE001
(1)
公式(1)中，
Figure 745735DEST_PATH_IMAGE002
表示信道阻塞概率，
Figure 853368DEST_PATH_IMAGE003
表示信道调整幅度，
Figure 310894DEST_PATH_IMAGE004
表示初始信道状态，
Figure 453163DEST_PATH_IMAGE005
表示传输数据量，
Figure 444601DEST_PATH_IMAGE006
表示信道半径，
Figure 773951DEST_PATH_IMAGE007
表示一定时间内信道数据传输量，
Figure 802212DEST_PATH_IMAGE008
表示信道变化 程度，
Figure 267829DEST_PATH_IMAGE009
表示随机跳频序列，
Figure 120247DEST_PATH_IMAGE010
表示随机跳频序列中的通道类型参数；
在调频过程中算法编码的误码率为：
Figure 936893DEST_PATH_IMAGE011
(2)
公式(2)中，
Figure 237687DEST_PATH_IMAGE012
表示调频过程中算法的误码率；
Figure 26651DEST_PATH_IMAGE013
表示SDM算法编制下的误码数 据，
Figure 784392DEST_PATH_IMAGE014
表示误码数据的类型，在通信网络的通信过程中，不同信道的误码率存在差别，为降 低误码率，需要计算其平均值：
Figure 291596DEST_PATH_IMAGE015
(3)
公式(3)中，
Figure 894616DEST_PATH_IMAGE016
表示通信设备通信传输信道误码率均值，
Figure 305131DEST_PATH_IMAGE017
表示建立的传输信道长 度，
Figure 499352DEST_PATH_IMAGE018
表示正常通信状态下误码数据；
对信道数据中的数据信息进行线性输送函数为：
Figure 493853DEST_PATH_IMAGE019
(4)
公式(4)中，
Figure 900563DEST_PATH_IMAGE020
表示通信网络经过抑制后的输送数据量，
Figure 664120DEST_PATH_IMAGE021
表示建立的信道数量，
Figure 265128DEST_PATH_IMAGE022
表示有效输出量；
信道数据之间的传递量为：
Figure 481346DEST_PATH_IMAGE023
(5)
公式(5)中，
Figure 895010DEST_PATH_IMAGE024
表示疏通后的通信数据传递量，
Figure 575390DEST_PATH_IMAGE025
表示疏通后信道误码率，
Figure 783517DEST_PATH_IMAGE026
表示 算法对数据传输效率改进幅度，
Figure 752610DEST_PATH_IMAGE027
表示数据在信道中的传输速度变化量，
Figure 2588DEST_PATH_IMAGE028
表示变化的信 道长度，
Figure 6316DEST_PATH_IMAGE029
表示信道拓宽量。
本发明积极有益效果在于：
本发明通过载波通信电路实现电路数据信息的载波通信，其中载波通信电路包括滤波接收模块、增益控制模块、信号调理模块、调制解调模块、滤波电压放大模块、功率放大模块、阻抗匹配模块和耦合器，其中所述滤波接收模块的输出端与增益控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与信号调理模块的输入端连接，所述信号调理模块的输出端与调制解调模块的输入端连接，调制解调模块的输出端与滤波电压放大模块的输入端连接，滤波电压放大模块的输出端与功率放大模块的输入端连接，功率放大模块的输出端与阻抗匹配模块的输入端连接，所述阻抗匹配模块的输出端与耦合器的输入端连接。本发明通过抗干扰模块实现通信过程电路信息干扰评估和计算，大大提高了数据抗干扰能力与评估能力。
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，其中：
图1为本发明通信设备的原理示意图；
图2为本发明过零检测模块原理示意图；
图3为本发明载波通信模块的原理结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例（1）通信设备
如图1和图2所示，一种通信设备，包括：
主控模块，用于控制数据通信，以使各模块处于工作状态；
载波通信电路，用于实现电路数据信息的载波通信，其中载波通信电路包括 滤波接收模块、增益控制模块、信号调理模块、调制解调模块、滤波电压放大模块、功率放大模块、阻抗匹配模块和耦合器，其中所述滤波接收模块的输出端与增益控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与信号调理模块的输入端连接，所述信号调理模块的输出端与调制解调模块的输入端连接，调制解调模块的输出端与滤波电压放大模块的输入端连接，滤波电压放大模块的输出端与功率放大模块的输入端连接，功率放大模块的输出端与阻抗匹配模块的输入端连接，所述阻抗匹配模块的输出端与耦合器的输入端连接；
过零检测模块，用于检测电路中的数据信息，其中过零检测模块包括IN4235A二极管电路、TLP521-1光电耦合器件和NPN型三极管电路，其中所述IN4235A二极管电路的输出端与TLP521-1光电耦合器件的输入端连接，所述TLP521-1光电耦合器件的输出端与NPN型三极管电路的输入端连接；
RAM缓存单元，用于实现数据信息的存储；
通信单元，用于实现不同终端数据通信；所述通信单元为D2D通信模型；
调试单元，用于实现通信过程中的数据信息调试；
电源转换模块，用于实现通信过程中电路电压数据信息转换；
抗干扰模块，用于实现通信过程电路信息干扰评估和计算；
其中所述主控模块分别与载波发送电路、过零检测模块、RAM缓存单元、通信单元、调试单元和电源转换模块连接，其中调试单元通过串口通信电路与抗干扰模块连接。
在上述实施例中，D2D通信模式在通信网络中的应用方式主要通过信号塔维持，通过将近邻用户设备(User Equipment UE)与信号塔的基站进行连接，组成中继通信网络，完成通信网络数据的快速传输。通信的整体设计结构采用异构网络的形式进行设计，实现UE-BS和D2D之间的同时连接，即保证通信网络在本地通信和联网通信等领域的全面覆盖。D2D通信的一个主要技术方式为本地网（LAN），将一定的D2D设备根据电力网需求资源进行分配，其运行中的缓存数据通过边缘计算和多入多出(Multiple-Input Multiple-OutputMIMO)等多种通信方式完成网络的互联。D2D传输模式主要技术特征为多跳传输和终端-终端的通信模式，通过信号塔和小基站的形式，将多种信号模式周边化分布，其分布结构由终端-基站通信模式，D2D应用场景的分布和D2D-LAN的分布，将各分布关系与通信模式相互连接，共同建造D2D异构网络环境，使通信网络数据达到最大化输出的效果。
过零检测指的是在交流系统中，当波形从正半周向负半周转换时，经过零位时，系统作出的检测。可作开关电路或者频率检测。漏电开关的漏电检测是检测零序电流。起两个作用，一是变压器隔离，二是光耦隔离的。
在上述实施例中，主控模块的主要硬件架构为基于STM32F407VET6芯片电路的芯片。
在上述实施例中，载波通信电路包括载波通信芯片SM2400和与所述载波通信芯片SM2400连接的数据接收模块和数据发送模块。
如图3所示，载波通信模块是多载波电力线通信装置的核心部分，模块中包含了发送和接收两个部分，模块发送载波信号时经过了信号的调制、滤波放大和阻抗匹配处理。通信装置在接收电力线上的载波信号时，由模块中的耦合器接收，再发送到模块中的滤波器后经过增益控制电路再进入载波解调单元，在这一过程中滤除掉信号中的高频噪声，并将信号调节到合适的电压范围，最终恢复到原始的发送数据，传输到主控模块中进行处理。
在载波发送单元中，经过调制后的载波信号经过载波芯片的DAC管脚输出，输出的电压中含有1.65V的直流偏置，在功率放大模块之间加入了两级低通滤波电路，低通截止频率为500KHz，防止信号输出时加入了其他噪声信号，其中的放大电路对发送的基础信号放大两倍，保持带外衰减不小于20dB。并设计有恒压放大部分，放大倍数设定为1.45倍，防止线路的噪声或者脉冲等信号对芯片造成干扰，在发送前加入了二极管用来使电路更加稳定。接收单元接收到载波信号后经过无源滤波电路，带内衰减小于0.2dB，增益放大部分使最小的外部BOM达到最佳信号功率。
其中在上述实施例中，主控单元使用了STM32F407VET6芯片，该芯片为基于高性能ARM内核Cortex-M4，同时支持 motorola6800 、Intel 8080 type LCD directly 以及10/100 Ethernet MAC。在通信装置上外扩一个缓存扩展单元，对高速的通信设备数据进行存储，避免电路干扰。
在上述实施例中，电源转换模块输出电压为12V或者3.3V。
在上述实施例中，通信单元还包括上下行光纤通信模块、无线5G通信模块和本地下行通信模块。
在上述实施例中，调试单元包括信号诊断模块和通信接口。
在上述实施例中，信号诊断模块为改进SDM算法模型。
其中所述改进SDM算法模型包括信路编码模块、信路调频模块、误码计算模块和信道传输模块，其中所述信路编码模块的输出端与信路调频模块的输入端连接，所述信路调频模块的输出端与误码计算模块的输入端连接，所述误码计算模块的输出端与信道传输模块的输入端连接，其中信路编码模块用于实现通信设备信道输入信息的编码，信路调频模块用于实现通信设备信道输入信息的调频，误码计算模块用于实现通信设备信道输入信息的误码计算，信道传输模块用于实现信道数据信息传输；
在上述实施例中，抗干扰模块为OFDM模块。
在具体实施例中 ，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。通过频分复用实现高速串行数据的并行传输, 它具有较好的抗多径衰弱的能力，能够支持多用户接入。
OFDM 是一种特殊的多载波调制技术。其基本原理是将高速的串行数据流，并行地调制在多个正交的子载波上，这样可以降低码元速率，增大码元周期，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响（信道由频率选择性衰落变为各个子信道局部平坦衰落）。并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，从而减小系统的码间干扰(ISI)，提高系统的抗干扰能力;又由于保护间隔采用循环前缀的方式，当保护间隔长度大于信道的最大时延扩展时，可以避免由于多径而带来的信道间干扰;再者，由于各子载波的正交性，系统的频谱利用率将会大大提高，非常适合衰落移动场合中的高速传输。同时，采用快速傅里叶变换实现OFDM系统的调制解调过程，将大大简化系统实现复杂度。
实施例（2）方法
一种通信方法，包括：
在主控模块控制下，使各模块处于工作状态；通过载波通信电路实现电路数据信息的载波通信，通过过零检测模块检测电路中的数据信息，通过RAM缓存单元实现数据信息的存储；通过通信单元实现不同终端数据通信；通过调试单元实现通信过程中的数据信息调试；通过电源转换模块实现通信过程中电路电压数据信息转换；通过抗干扰模块实现通信过程电路信息干扰评估和计算；通过改进SDM算法模型实现信道中通信数据信息检测，其中改进SDM算法的工作方法为：
全新图形化路由管理(Security Device Manager SDM)算法以编制码率的形式进行数据转换，传统SDM算法通常对发射端和接收端帧率进行调整，通过不同帧频之间的跳频完成数据的编制。但这种方式误码率较高，在大数据下的通信数据容易发生信道堵塞，因此本发明对其进行改进。
在通信网络的数据传输过程中，数据阻塞现象严重影响通信质量，根据信道状态判断阻塞概率，从而进行相应的调频操作，信道状态判断阻塞概率公式为：
Figure 385345DEST_PATH_IMAGE001
(1)
公式(1)中，
Figure 638472DEST_PATH_IMAGE030
表示信道阻塞概率，
Figure 393938DEST_PATH_IMAGE031
表示信道调整幅度，
Figure 721014DEST_PATH_IMAGE032
表示初始信道状态，
Figure 37988DEST_PATH_IMAGE033
表示传输数据量，
Figure 778411DEST_PATH_IMAGE034
表示信道半径，
Figure 337569DEST_PATH_IMAGE035
表示一定时间内信道数据传输量，
Figure 784730DEST_PATH_IMAGE036
表示信道变化 程度，
Figure 302299DEST_PATH_IMAGE009
表示随机跳频序列，
Figure 733281DEST_PATH_IMAGE037
表示随机跳频序列中的通道类型参数；
在调频过程中算法编码的误码率为：
Figure 66435DEST_PATH_IMAGE038
(2)
公式(2)中，
Figure 430421DEST_PATH_IMAGE039
表示调频过程中算法的误码率；
Figure 118891DEST_PATH_IMAGE013
表示SDM算法编制下的误码数据，
Figure 37168DEST_PATH_IMAGE014
表示误码数据的类型，在通信网络的通信过程中，不同信道的误码率存在差别，为降低误 码率，需要计算其平均值：
Figure 672549DEST_PATH_IMAGE040
(3)
公式(3)中，
Figure 94303DEST_PATH_IMAGE041
表示通信设备通信传输信道误码率均值，
Figure 709000DEST_PATH_IMAGE042
表示建立的传输信道长 度，
Figure 583415DEST_PATH_IMAGE018
表示正常通信状态下误码数据；
通过改进SDM算法对传输信道的误码数据进行抑制，主要对堵塞的信道进行疏通，利用数据传递的形式逐层递进，对信道数据中的数据信息进行线性输送函数为：
Figure 288066DEST_PATH_IMAGE043
(4)
公式(4)中，
Figure 626643DEST_PATH_IMAGE044
表示通信网络经过抑制后的输送数据量，
Figure 125758DEST_PATH_IMAGE045
表示建立的信道数量，
Figure 487469DEST_PATH_IMAGE046
表示有效输出量；
经过改进SDM算法的疏通效果，根据误码率顺序化疏通，使传输信道以最佳状态传输数据，反映在通信网络中，信道数据之间的传递量为：
Figure 28434DEST_PATH_IMAGE047
(5)
公式(5)中，
Figure 424780DEST_PATH_IMAGE048
表示疏通后的通信数据传递量，
Figure 625955DEST_PATH_IMAGE049
表示疏通后信道误码率，
Figure 740541DEST_PATH_IMAGE050
表示 算法对数据传输效率改进幅度，
Figure 255836DEST_PATH_IMAGE051
表示数据在信道中的传输速度变化量，
Figure 772268DEST_PATH_IMAGE052
表示变化的信 道长度，
Figure 911388DEST_PATH_IMAGE029
表示信道拓宽量。
改进SDM算法通过疏通信道的方式降低误码率，使通信数据传输更快，而信道路由的改进加强了5G通信的兼容性，完美契合了通信网络现阶段的技术改进策略，增强通信设备数据的传输进程。
为了验证上述分析结果，实验环境中利用交换机设备连接服务器网络，实现实验主机的访问和接入，并在系统客户端与服务器交互中使用网络安全服务机制进行网络隔离。实验计算机的操作系统为Windows 7，实验环境中的软硬件配置参数如表1所示。
表1 软硬件配置参数
Figure 247691DEST_PATH_IMAGE053
Figure 628994DEST_PATH_IMAGE054
实验环境数据库中主要保存台区电力用户数据、用电数据、供电线损合格率、采集成功率、线损量、计量时间等数据，从数据库中抽取部分数据形成实验数据表进行实验，实验数据表如表2所示。
表2 实验数据表
Figure 999932DEST_PATH_IMAGE055
实验过程中，通过3个小时的试验，以某企业供电线路作为参考对象，设置该线路有10台变压器，其中公用变压器8台，用户变压器2台。然后计算用户变压器的损耗，则获取的数据信息如表3所示。
表3实验数据信息表
Figure 746171DEST_PATH_IMAGE056
Figure 399132DEST_PATH_IMAGE057
变压器线损数据信息如表4所示。
表4变压器线损参数计算示意表
Figure 787388DEST_PATH_IMAGE058
通过上述数据信息可以看到本发明方法的线损计量具有明显的技术优势，然后将本发明方法与方案1方法（采用了BPSK调制方式）和方案2（通信模块使用ESP-01WIFI模块，通信信号采用了QPSK的调制方式）方法进行对比，其中方案1方法（采用了BPSK调制方式）中采用了BPSK调制方式方案2（通信模块使用ESP-01WIFI模块，通信信号采用了QPSK的调制方式）方法中使用了用电信息采集设备使用了AT89C51单片机，通信模块使用ESP-01WIFI模块，通信信号采用了QPSK的调制方式。在三种调制方式下循环发送实验数据，实验时间设定为5分钟，通信距离设定为500米，方案2中的中心频率为98KHz，带宽为8KHz，带宽衰减不小于20dBm，通信信号的主瓣带宽较窄，存在明显的噪声信号。方案2（通信模块使用ESP-01WIFI模块，通信信号采用了QPSK的调制方式）系统的通信信号的中心频率为98KHz，带宽衰减不小于20dBm，噪声信号分量较大。在相同的测试环境中，方案1和方案2（通信模块使用ESP-01WIFI模块，通信信号采用了QPSK的调制方式）系统的通信信号中存在明显的噪声干扰，使通信信号在通信过程中逐渐衰减，使系统采集设备的传播距离降低，并且影响到系统对台区用电信息的采集精度，接收到的用电数据中可能存在缺失值。本发明系统的通信信号经过多载波电力线通信装置调制后具有多个子载波，并且带宽衰减小于20dBm，将一个数据流分为多个子数据流进行发送，加快了整体数据的传输速率，并且避免了码间干扰的影响，抗干扰能力具有明显的提升。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种通信设备，其特征在于：包括：
主控模块，用于控制数据通信，以使各模块处于工作状态；
载波通信电路，用于实现电路数据信息的载波通信，其中载波通信电路包括 滤波接收模块、增益控制模块、信号调理模块、调制解调模块、滤波电压放大模块、功率放大模块、阻抗匹配模块和耦合器，其中所述滤波接收模块的输出端与增益控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与信号调理模块的输入端连接，所述信号调理模块的输出端与调制解调模块的输入端连接，调制解调模块的输出端与滤波电压放大模块的输入端连接，滤波电压放大模块的输出端与功率放大模块的输入端连接，功率放大模块的输出端与阻抗匹配模块的输入端连接，所述阻抗匹配模块的输出端与耦合器的输入端连接；
过零检测模块，用于检测电路中的数据信息，其中过零检测模块包括IN4235A二极管电路、TLP521-1光电耦合器件和NPN型三极管电路，其中所述IN4235A二极管电路的输出端与TLP521-1光电耦合器件的输入端连接，所述TLP521-1光电耦合器件的输出端与NPN型三极管电路的输入端连接；
RAM缓存单元，用于实现数据信息的存储；
通信单元，用于实现不同终端数据通信；所述通信单元为D2D通信模型；
调试单元，用于实现通信过程中的数据信息调试；
电源转换模块，用于实现通信过程中电路电压数据信息转换；
抗干扰模块，用于实现通信过程电路信息干扰评估和计算；
其中所述主控模块分别与载波发送电路、过零检测模块、RAM缓存单元、通信单元、调试单元和电源转换模块连接，其中调试单元通过串口通信电路与抗干扰模块连接；
在主控模块控制下，使各模块处于工作状态；通过载波通信电路实现电路数据信息的载波通信，通过过零检测模块检测电路中的数据信息，通过RAM缓存单元实现数据信息的存储；通过通信单元实现不同终端数据通信；通过调试单元实现通信过程中的数据信息调试；通过电源转换模块实现通信过程中电路电压数据信息转换；通过抗干扰模块实现通信过程电路信息干扰评估和计算；通过改进SDM算法模型实现信道中通信数据信息检测，其中改进SDM算法的工作方法为：
信道状态判断阻塞概率公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(1)
公式(1)中，
Figure 685079DEST_PATH_IMAGE002
表示信道阻塞概率，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示信道调整幅度，
Figure 835919DEST_PATH_IMAGE004
表示初始信道状态，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示传输数据量，
Figure 997779DEST_PATH_IMAGE006
表示信道半径，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示一定时间内信道数据传输量，
Figure 151680DEST_PATH_IMAGE008
表示信道变化程 度，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示随机跳频序列，
Figure 424398DEST_PATH_IMAGE010
表示随机跳频序列中的通道类型参数；
在调频过程中算法编码的误码率为：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
(2)
公式(2)中，
Figure 980144DEST_PATH_IMAGE012
表示调频过程中算法的误码率；
Figure 844064DEST_PATH_IMAGE013
表示SDM算法编制下的误码数据，
Figure 16419DEST_PATH_IMAGE014
表示误码数据的类型，在通信网络的通信过程中，不同信道的误码率存在差别，为降低误码 率，需要计算其平均值：
Figure 905878DEST_PATH_IMAGE015
(3)
公式(3)中，
Figure 302749DEST_PATH_IMAGE016
表示通信设备通信传输信道误码率均值，
Figure 150619DEST_PATH_IMAGE017
表示建立的传输信道长度，
Figure 544691DEST_PATH_IMAGE018
表示正常通信状态下误码数据；
对信道数据中的数据信息进行线性输送函数为：
Figure 690371DEST_PATH_IMAGE019
(4)
公式(4)中，
Figure 486288DEST_PATH_IMAGE020
表示通信网络经过抑制后的输送数据量，
Figure 239481DEST_PATH_IMAGE021
表示建立的信道数量，
Figure 573379DEST_PATH_IMAGE022
表 示有效输出量；信道数据之间的传递量为：
Figure 70219DEST_PATH_IMAGE023
(5)
公式(5)中，
Figure 986223DEST_PATH_IMAGE024
表示疏通后的通信数据传递量，
Figure 894005DEST_PATH_IMAGE025
表示疏通后信道误码率，
Figure 465931DEST_PATH_IMAGE026
表示算法 对数据传输效率改进幅度，
Figure 500884DEST_PATH_IMAGE027
表示数据在信道中的传输速度变化量，
Figure 783311DEST_PATH_IMAGE028
表示变化的信道 长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
表示信道拓宽量。
2.根据权利要求1所述的一种通信设备，其特征在于：主控模块的主要硬件架构为基于STM32F407VET6芯片电路的芯片。
3.根据权利要求1所述的一种通信设备，其特征在于：载波通信电路包括载波通信芯片SM2400和与所述载波通信芯片SM2400连接的数据接收模块和数据发送模块。
4.根据权利要求1所述的一种通信设备，其特征在于：电源转换模块输出电压为12V或者3.3V。
5.根据权利要求1所述的一种通信设备，其特征在于：通信单元还包括上下行光纤通信模块、无线5G通信模块和本地下行通信模块。
6.根据权利要求1所述的一种通信设备，其特征在于：调试单元包括信号诊断模块和通信接口。
7.根据权利要求1所述的一种通信设备，其特征在于：信号诊断模块为改进SDM算法模型。
8.根据权利要求7所述的一种通信设备，其特征在于：所述改进SDM算法模型包括信路编码模块、信路调频模块、误码计算模块和信道传输模块，其中所述信路编码模块的输出端与信路调频模块的输入端连接，所述信路调频模块的输出端与误码计算模块的输入端连接，所述误码计算模块的输出端与信道传输模块的输入端连接，其中信路编码模块用于实现通信设备信道输入信息的编码，信路调频模块用于实现通信设备信道输入信息的调频，误码计算模块用于实现通信设备信道输入信息的误码计算，信道传输模块用于实现信道数据信息传输。
9.根据权利要求1所述的一种通信设备，其特征在于：抗干扰模块为OFDM模块。
CN202210931520.9A 2022-08-04 2022-08-04 一种通信设备及通信方法 Active CN115002825B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210931520.9A CN115002825B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种通信设备及通信方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210931520.9A CN115002825B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种通信设备及通信方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115002825A CN115002825A (zh) 2022-09-02
CN115002825B true CN115002825B (zh) 2022-10-21

Family

ID=83022943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210931520.9A Active CN115002825B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种通信设备及通信方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115002825B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118805A (en) * 1998-01-30 2000-09-12 Motorola, Inc. Method and apparatus for performing frequency hopping adaptation
CN1653709A (zh) * 2002-04-10 2005-08-10 纳诺特罗恩技术有限责任公司 发送－接收装置
CN102427376A (zh) * 2011-12-09 2012-04-25 上海翊昊微电子有限公司 一种电力线载波通信系统及方法
CN108459302A (zh) * 2018-02-11 2018-08-28 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 线性调频连续波雷达收发前端
CN112511178A (zh) * 2020-10-19 2021-03-16 河南智微电子有限公司 一种通信接收模块
CN114024577A (zh) * 2021-11-03 2022-02-08 河北泽优电气设备科技有限公司 一种具备抗干扰的电力线载波通信方法
CN114402692A (zh) * 2019-08-16 2022-04-26 康维达无线有限责任公司 mmW操作中的非许可频谱的信道接入
CN114793304A (zh) * 2022-06-22 2022-07-26 深圳市文浩科技有限公司 一种人工智能物联网数据信息测量、传输及分析方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2387161B1 (en) * 2007-07-23 2020-01-22 Sony Corporation Method for transmitting a signal between a transmitter and a receiver in a power line network, transmitter, receiver, power line communication modem and powerline communication system
CN202172403U (zh) * 2011-09-08 2012-03-21 长沙威胜信息技术有限公司 低压电力线载波通信模块
CN104617986A (zh) * 2015-02-05 2015-05-13 南京工程学院 电力线载波通信信道检测装置
US10536859B2 (en) * 2017-08-15 2020-01-14 Charter Communications Operating, Llc Methods and apparatus for dynamic control and utilization of quasi-licensed wireless spectrum
CN207782805U (zh) * 2017-12-05 2018-08-28 国网浙江省电力公司杭州供电公司 基于低压电力线载波通信的台区相位识别系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118805A (en) * 1998-01-30 2000-09-12 Motorola, Inc. Method and apparatus for performing frequency hopping adaptation
CN1653709A (zh) * 2002-04-10 2005-08-10 纳诺特罗恩技术有限责任公司 发送－接收装置
CN102427376A (zh) * 2011-12-09 2012-04-25 上海翊昊微电子有限公司 一种电力线载波通信系统及方法
CN108459302A (zh) * 2018-02-11 2018-08-28 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 线性调频连续波雷达收发前端
CN114402692A (zh) * 2019-08-16 2022-04-26 康维达无线有限责任公司 mmW操作中的非许可频谱的信道接入
CN112511178A (zh) * 2020-10-19 2021-03-16 河南智微电子有限公司 一种通信接收模块
CN114024577A (zh) * 2021-11-03 2022-02-08 河北泽优电气设备科技有限公司 一种具备抗干扰的电力线载波通信方法
CN114793304A (zh) * 2022-06-22 2022-07-26 深圳市文浩科技有限公司 一种人工智能物联网数据信息测量、传输及分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115002825A (zh) 2022-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111384998B (zh) 一种基于相同ofdm系统的宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统
US8804480B2 (en) Systems and methods for providing a MoCA improved performance for short burst packets
CA2459778C (en) System and method for modulation of non-data bearing carriers in a multi-carrier modulation system
CN107370698B (zh) 一种下行信号处理方法、装置及基站
CN107612590A (zh) 一种电力线载波与无线的mac 层混合组网方法
CN101719806A (zh) 基于主动干扰消除的认知多用户正交频分复用传输方法
CN105635025A (zh) Noma上行链路的多用户混合载波方法
CN101394385B (zh) 基于时域处理联合信道估计的提高正交频分复用系统性能的方法
CN107872865A (zh) 一种ue、基站中的发射功率调整的方法和装置
CN110234160A (zh) 一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法
CN108259403A (zh) 一种vlc/rf混合ofdm基带系统
CN100525276C (zh) 一种峰平比优化的方法及装置
CN106656897A (zh) 单载波频分多址与预留子载波结合的峰均比抑制方法
CN115002825B (zh) 一种通信设备及通信方法
CN106100813B (zh) 基于可见光dco-ofdm通信系统前导序列的非线性限幅估计方法
CN104125189A (zh) 一种适用于e波段通信的帧结构
CN105049163B (zh) 一种基于时隙传输的ofdm电力线载波通信方法
CN103281279A (zh) 一种电力线载波芯片的实现方法
WO2017190289A1 (zh) 数据处理方法及装置
CN106385278B (zh) 一种卫星通信上行链路通信系统及其通信方法
CN111565402B (zh) 一种用于无线通信的通信训练系统及训练方法
Giuliano et al. Reuse distance for an ofdma-based cellular system
CN109039967B (zh) 一种基于ICI自删除技术的f-OFDM系统ISI的解决方法
Parvathy Reduction of BER and PAPR for Fourier Transform Based In Downlink NOMA-OFDM
CN112383432A (zh) 一种基于ofdm的高速工业通信系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant