CN115086134A - 通信方法、发送设备、接收设备、通信系统和存储介质 - Google Patents

通信方法、发送设备、接收设备、通信系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通信方法、发送设备、接收设备、通信系统和存储介质。通信方法包括：对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，用户数据包括至少一个用户子数据，每个用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成合成数据；通过电力线传输合成数据形成扰动数据；获取扰动数据的信噪比信息；根据信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式。上述通信方法，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。

Description

通信方法、发送设备、接收设备、通信系统和存储介质
技术领域
本发明涉及电力线通信技术领域，特别涉及一种通信方法、发送设备、接收设备、通信系统和存储介质。
背景技术
在相关技术中，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术中可用正交资源的数量严格限制了其可支持用户的最大数量，频谱效率低。SCMA(Sparse Code Multiple Access，稀疏码分多址)技术不再要求正交性，频谱效率高、连接能力强；但传统的SCMA技术采用固定调制方式，其误码率性能随信道质量的变化而变化，无法适应电力线通信信道复杂多变的环境。
发明内容
本发明提供了一种通信方法、发送设备、接收设备、通信系统和存储介质。
本发明实施方式的一种用于电力线的通信方法，包括：对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，所述用户数据包括至少一个用户子数据，每个所述用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成所述合成数据；通过所述电力线传输所述合成数据形成扰动数据；获取所述扰动数据的信噪比信息；根据所述信噪比信息确定各个所述用户子数据的新的调制方式。
上述通信方法，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
在某些实施方式中，所述至少两种调制方式包括第一调制方式和第二调制方式，所述第一调制方式的调制阶数大于所述第二调制方式的调制阶数；根据所述信噪比信息确定各个所述用户子数据的新的调制方式，包括：根据所述信噪比信息确定对应的信噪比等级；根据所述对应的信噪比等级确定新的通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量和新的通过所述第二调制方式进行调制的所述用户子数据的数量，以使得所有所述用户子数据的平均误码率小于或等于误码率阈值。如此，可方便快速确定新的调制方式。
在某些实施方式中，所述通信方法包括：确定通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量、所述平均误码率和信噪比的对应关系；根据所述对应关系和所述误码率阈值确定所述信噪比等级，所述信噪比等级的数量对应通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量。如此，可使得合成数据的传输速率尽可能地大。
在某些实施方式中，所述对用户数据进行处理并生成合成数据的步骤包括：对所述用户子数据进行多维调制处理得到调制符号；对所述调制符号进行稀疏扩频编码处理生成编码码字；对所述编码码字进行映射处理生成多维编码码字，所述多维编码码字的维数对应所述用户子数据加载的资源节点的数量；对每个所述用户子数据所对应的多维编码码字进行合并处理，生成所述合成数据。如此，可实现合成数据的具体生成方式。
本发明实施方式的一种用于电力线的通信方法，包括：接收扰动数据，所述扰动数据为通过所述电力线传输的合成数据形成；根据所述扰动数据确定信噪比信息；将所述信噪比信息反馈至发送设备，以使所述发送设备根据所述信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式并对预设资源块的用户数据进行处理并生成新的合成数据，所述用户数据包括至少一个所述用户子数据。
上述通信方法，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
在某些实施方式中，所述通信方法包括：根据所述合成数据的传输路径、所述合成数据的收发距离和所述合成数据的载波频率，建立所述合成数据的信道传递模型；对高斯背景噪声和脉冲噪声进行叠加处理，建立所述信道噪声模型；根据所述信道传递模型和所述信道噪声模型以及接受的信号强度计算信噪比，所述信噪比用于生成所述信噪比信息。如此，可模拟合成数据在通过多路径进行传输时受到的信号影响的情况。
在某些实施方式中，所述信道传递模型通过以下条件式实现：
Figure BDA0003624931360000021
其中，N表示所述合成数据到达接收机的路径数，gi为第i条路径的加权系数，A(di,f)为信号衰减函数，di为第i条路径的长度，f为所述合成数据的载波频率，τi为第i条路径的时延。如此，可模拟合成数据在通过多路径进行传输时的情况。
在某些实施方式中，所述信道噪声模型通过以下条件式实现：
Figure BDA0003624931360000031
Figure BDA0003624931360000032
Figure BDA0003624931360000033
其中，mMA为Middleton A类噪声样点，σ2为所述高斯背景噪声的方差和所述脉冲噪声的方差之和，AMA为所述脉冲噪声的重叠指数，ΓMA为噪声功率比。如此，可模拟在通过多路径进行传输时受到的衰减和噪声干扰合成数据的情况。
在某些实施方式中，所述通信方法包括：根据预设的可靠性值，在至少一个层节点和至少一个资源节点之间进行迭代处理，以使得所述扰动时间的复杂程度小于预设复杂度，所述层节点和所述资源节点被配置为能够向对方进行输入，并接收所述对方对所述输入进行处理得到的输出的处理结构。如此，可降低对扰动数据进行处理时的复杂度。
本发明实施方式的一种发送设备，用于：对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，所述用户数据包括至少一个用户子数据，每个所述用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成所述合成数据；通过所述电力线传输所述合成数据形成扰动数据；获取所述扰动数据的信噪比信息；根据所述信噪比信息确定各个所述用户子数据的新的调制方式。
上述发送设备，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
在某些实施方式中，所述至少两种调制方式包括第一调制方式和第二调制方式，所述第一调制方式的调制阶数大于所述第二调制方式的调制阶数；所述发送设备用于：根据所述信噪比信息确定对应的信噪比等级；根据所述对应的信噪比等级确定新的通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量和新的通过所述第二调制方式进行调制的所述用户子数据的数量，以使得所有所述用户子数据的平均误码率小于或等于误码率阈值。如此，可方便快速确定新的调制方式。
在某些实施方式中，所述发送设备用于：确定通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量、所述平均误码率和信噪比的对应关系；根据所述对应关系和误码率阈值确定信噪比等级，所述信噪比等级的数量对应通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量。如此，可使得合成数据的传输速率尽可能地大。
在某些实施方式中，所述发送设备用于：对所述用户子数据进行多维调制处理得到调制符号；对所述调制符号进行稀疏扩频编码处理生成编码码字；对所述编码码字进行映射处理上传多维编码码字，所述多维编码码字的维数对应所述用户子数据加载的资源节点的数量；对每个所述用户子数据所对应的多维编码码字进行合并处理，生成所述合成数据。如此，可实现合成数据的具体生成方式。
本发明实施方式的一种接收设备，用于：接收扰动数据，所述扰动数据为通过所述电力线传输的合成数据形成；根据所述扰动数据确定信噪比信息；将所述信噪比信息反馈至发送设备，以使所述发送设备根据所述信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式并对预设资源块的用户数据进行处理并生成新的合成数据，所述用户数据包括至少一个所述用户子数据。
上述接收设备，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
在某些实施方式中，所述接收设备用于：根据所述合成数据的传输路径、所述合成数据的收发距离和所述合成数据的载波频率，建立所述合成数据的信道传递模型；对高斯背景和脉冲噪声进行叠加处理，建立所述信道噪声模型；根据所述信道传递模型和所述信道噪声模型以及接受的信号强度计算信噪比，所述信噪比用于生成所述信噪比信息。如此，可模拟合成数据在通过多路径进行传输时受到的信号影响的情况。
在某些实施方式中，所述信道传递模型通过以下条件式实现：
Figure BDA0003624931360000041
其中，N表示所述合成数据到达接收机的路径数，gi为第i条路径的加权系数，τi为第i条路径的时延，A(di,f)为信号衰减函数，di为第i条路径的长度，f为所述合成数据的载波频率。如此，可模拟合成数据在通过多路径进行传输时的情况。
在某些实施方式中，所述信道噪声模型通过以下条件式实现：
Figure BDA0003624931360000042
Figure BDA0003624931360000043
Figure BDA0003624931360000044
其中，σ2为所述高斯背景噪声的方差和所述脉冲噪声的方差之和，ΓMA为噪声功率比，AMA为所述脉冲噪声的富含程度，mMA为Middleton A类噪声样点。如此，可模拟在通过多路径进行传输时受到的衰减和噪声干扰合成数据的情况。
在某些实施方式中，所述接收设备用于：根据所述扰动数据，在层节点和资源节点之间进行迭代处理，以使得所述扰动时间的复杂程度小于预设复杂度，所述层节点和所述资源节点被配置为能够向对方进行输入，并接收所述对方对所述输入进行处理得到的输出的处理结构。如此，可降低对扰动数据进行处理时的复杂度。
本发明实施方式的一种通信系统，所述通信系统包括发送设备和接收设备，所述发送设备用于：对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，所述用户数据包括至少一个用户子数据，每个所述用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成所述合成数据；通过所述电力线传输所述合成数据形成扰动数据；所述接收设备用于：接收所述扰动数据；根据所述扰动数据确定信噪比信息；将所述信噪比信息反馈至所述发送设备；所述发送设备用于：获取所述信噪比信息；根据所述信噪比信息确定各个所述用户子数据的新的调制方式。
上述通信系统，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
本发明实施方式的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，实现上述任一个实施方式所述的通信方法。
上述计算机可读存储介质，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的通信方法的流程图；
图2是本发明实施方式的通信系统的模块示意图；
图3是本发明实施方式的发送设备的模块示意图；
图4是本发明实施方式的合成数据在传输时受到信号影响的示意图；
图5是本发明实施方式的通信方法的流程图；
图6是本发明实施方式的自适应模式和信噪比等级的对应关系示意图；
图7是本发明实施方式的通信方法的流程图；
图8是本发明实施方式的接收设备的模块示意图；
图9是本发明实施方式的层节点和资源节点的示意图。
主要元件符号说明：
发送设备100、调制模块110、调制子模块111、扩展模块121、星座旋转模块131、合成模块140；
接收设备200、解调模块210、多用户检测模块220；
电力线300；
通信系统400。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
电力载波通信(Power Line Communication，PLC)是一种以电力线作为通信介质，利用现有电力网进行信息传输的通信技术。电力线通信与其他通信方式相比，具有成本低、范围广、接入方便、传输速率高等突出优点，但同时由于电力线通信信道复杂多变，存在强烈的信号衰减和复杂噪声干扰，传统的SCMA技术采用固定调制方式，其在可变信噪比信道上的一个主要缺点是误码率(BER)性能随信道质量的变化而变化，不能很好的应用于电力线通信技术。
请参考图1，本发明实施方式的一种用于电力线300的通信方法，包括：
011：对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，用户数据包括至少一个用户子数据，每个用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成合成数据；
012：通过电力线300传输合成数据形成扰动数据；
013：获取扰动数据的信噪比信息；
014：根据信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式。
本申请实施方式的通信方法可以通过本申请实施方式的发送设备100来实现。具体地，请结合图2，发送设备100用于：对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，用户数据包括至少一个用户子数据，每个用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成合成数据；通过电力线300传输合成数据形成扰动数据；获取扰动数据的信噪比信息；根据信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式。
上述通信方法和发送设备100，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
具体地，在图2中，用户数据表示为S1。合成数据表示为S2。扰动数据表示为S3。信噪比信息表示为S4。发送设备100包括调制模块110。
在接收到用户数据后，发送设备100可以控制调制模块110对用户数据进行调制处理。其中，调制模块110能够在至少两种调制方式中选择其中一种来进行对用户数据的调制处理。在完成对用户数据的调制处理后，发送设备100可根据调制后的用户数据进行后续处理，并最终生成合成数据。
请结合图3，用户数据可以包括至少一个用户子数据。用户子数据分别被表示为S11、S12、S13。用户数据对用户数据进行调制处理，可以为分别对各个用户子数据通过其中一种调制方式来进行调制处理。具体地，在图3中，调制模块110可以包括多个调制子模块111。每个用户子数据都会被输入至对应的一个调制子模块111中进行调制处理。经过调制处理后的用户数据，可以为经过调制处理后的所有用户子数据整体组成的数据结构。图3中用户子数据的数量为三个，可以理解，在其他的实施方式中，用户子数据的数量可以为一个、两个以及三个以上。
另外，在图3中，在一些实施方式中，发送设备100可以包括扩展模块121和星座旋转模块131。具体地，在这样的一个实施方式中，用户子数据以二进制数据的形式输入至调制子模块111中。调制子模块111可以将用户子数据调制为复符号。复符号可以输入至扩展模块121中，使得扩展模块121可以对复符号进行稀疏序列扩展。扩展模块121可以将经过稀疏序列扩展后的复符号输入至星座旋转模块131，使得星座旋转模块131可以对经过稀疏序列扩展后的复符号进行星座旋转，最终可以得到对应用户子数据的多维稀疏复码字。在图3中，对应以S11表示的用户子数据的多维稀疏复码字为S21，对应以S12表示的用户子数据的多维稀疏复码字为S22，对应以S13表示的用户子数据的多维稀疏复码字为S23。
在得到分别对应所有用户子数据的多维稀疏复码字的情况下，发送设备100可以通过合成模块140对所有的多维稀疏复码字进行合并处理，并得到合成数据。
在确定合成数据后，发送设备100可以通过电力线300传输合成数据，在其他的通讯设备通过电力线300对合成数据进行接收的情况下，则可以实现发送设备100和其他的通讯设备之间通过电力线300进行通信的效果。而在实际应用中，请结合图4，合成数据在通过电力线300进行传输时，会受到相应程度的信号影响(在图4中以Eff表示)。信号影响的主要因素在于合成数据在传输过程中存在的信号衰减效果和大量复杂噪声的干扰，从而使得其他的通讯设备会接收到受到信号影响后的合成数据，也就是扰动数据。
关于信噪比信息的获取，在图2中，为通过预设的接收设备200对扰动数据进行接收并会进行解调处理。接收设备200可以根据解调处理前的扰动数据和解调处理后的扰动数据来得到在扰动数据中的用户数据的信噪比，使得接收设备200最终可以生成信噪比信息，并向发送设备100传输信噪比信息，使得发送设备100对信噪比信息进行获取。
对于发送设备100而言，可以根据信噪比信息来确定用户数据的误码率是否过大，并会在确定误码率过大的情况下，通过信噪比信息来确定信噪比，从而根据信噪比来得到对用户数据进行调制的新的调制方式，从而会通过新的调制方式来对用户数据进行调制处理。
具体地，在一个实施方式中，用户子数据的数量为6个。调制方式的数量为两种。其中，在用户数据中，通过其中一种调制方式进行调制处理的用户子数据的数量为4个，通过另外一种调制方式进行调制处理的用户子数据的数量为2个。在根据获取到的信噪比信息确定误码率大于预设的误码率的情况下，则会根据获取到的信噪比信息来确定信噪比，并根据信噪比来确定新的调制方式为：以其中一种调制方式对3个用户子数据进行调制处理，以另外一种调制方式对3个用户子数据进行调制处理。从而可以将其中一个先前以其中一种调制方式进行调制处理的用户子数据调整为以另外一种调制方式进行调制处理，从而可使得通过新的调制方式最终得到的扰动数据的误码率会小于预设的误码率。
另外，关于预设资源块，在需要传输合成数据的情况下，可以将预设资源块作为合成数据的载波，从而能够实现对合成数据的信号传输效果。预设资源块具有最大承载量，最大承载量对应用户数据中可以包含的所有用户子数据的最大数量。在一个实施方式中，最大承载量为6，那么，对于发送设备100而言，可以同步进行调制处理以形成合成数据的用户子数据的数量最多为6个。在一个实施方式中，可以对预设资源块进行预定数量的配置，从而可实现处理尽可能多的用户子数据。
在某些实施方式中，至少两种调制方式包括第一调制方式和第二调制方式。第一调制方式的调制阶数大于第二调制方式的调制阶数。
请参考图5，步骤014(根据信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式)，包括：
0141：根据信噪比信息确定对应的信噪比等级；
0142：根据对应的信噪比等级确定新的通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量和新的通过第二调制方式进行调制的用户子数据的数量，以使得所有用户子数据的平均误码率小于或等于误码率阈值。
本申请实施方式的通信方法可以通过本申请实施方式的发送设备100来实现。具体地，请结合图2，发送设备100用于：根据信噪比确定对应的信噪比等级；根据对应的信噪比等级确定并调制以第一调制方式进行调制的用户子数据的数量，以使得用户子数据的误码率小于或等于预设误码率。
如此，可方便快速确定新的调制方式。
具体地，在一个实施方式中，本发明实施方式的通信方法可以包括自适应模式。自适应模式的数量为多个。请结合图6，其中，自适应模式表示为p。信噪比表示为γ。自适应模式的数量为7个。7个自适应模式分别为p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6。信噪比等级的数量为7个。7个信噪比等级分别为γ0、γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、γ6，且大小为依次递增。
自适应模式的序号对应通过第一调制方式进行调制处理的用户子数据的数量，自适应模式的数量则对应用户子数据的最大数量。也就是说，在自适应模式为p0时，通过第一调制方式进行调制处理的用户子数据的数量为0个，而通过第二调制方式进行调制处理的用户子数据的数量则为6个；在自适应模式为p1时，通过第一调制方式进行调制处理的用户子数据的数量为1个，而通过第二调制方式进行调制处理的用户子数据的数量则为5个；以此类推。自适应模式的序号和信噪比等级的序号相对应。
在图6中，在根据信噪比信息确定到信噪比的情况下，则可以根据信噪比确定对应的信噪比等级。具体地，可以在所有的信噪比等级中确定小于信噪比的最大的一个，然后将小于信噪比的最大的一个确定为信噪比所对应的信噪比等级。
在确定信噪比所对应的信噪比等级的情况下，则可以确定对应的自适应模式。具体地，在当前的信噪比处于γ1≤γ＜γ2的范围内的情况下，则当前的信噪比所对应的信噪比等级为γ1。由于和信噪比等级γ1相对应的自适应模式为p1，从而可确定新的调制方式所对应的自适应模式为p1，也即：通过第一调制方式进行调制处理的用户子数据的数量为1个，其他的用户子数据则通过第二调制方式进行调制处理。
可以理解，对于用户子数据而言，用于进行调制处理的调制方式的调制阶数越大，则相应的合成数据受到信号影响的程度会越大，进而会导致误码率也会越高。在这种情况下，通过调整通过具有更大的调制阶数的调制方式进行调制处理的用户子数据的数量，能够使得合成数据受到信号影响的程度会更小，从而能够降低在扰动数据中存在的误码率。
在一些实施方式中，第一调制方式可以为16QAM(Quadrature AmplitudeModulation，正交幅度调制)。第二调制方式可以为QPSK(Quadrature Phase ShiftKeying，正交相移键控)。第一调制方式的调制阶数可以为16。第二调制方式的调制阶数可以为4。预设资源块的数量可以为4个。用户子数据的数量可以为小于等于6个。在一些情况下，信噪比为瞬时信噪比。
在某些实施方式中，通信方法包括：
确定通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量、平均误码率和信噪比的对应关系；
根据对应关系和误码率阈值确定信噪比等级，信噪比等级的数量对应通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量。
本申请实施方式的通信方法可以通过本申请实施方式的发送设备100来实现。具体地，请结合图2，发送设备100用于：确定通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量、平均误码率和信噪比的对应关系；根据对应关系和误码率阈值确定信噪比等级，信噪比等级的数量对应通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量。
如此，可使得合成数据的传输速率尽可能地大。
具体地，在一个实施方式中，通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量所对应的误码率可以表示为：
Figure BDA0003624931360000101
Mj＝Ma,Mb；n＝p (2)
其中，Pe(Mj,p,γ)为扰动数据中对应第j个用户子数据的误码率，Ma为第二调制方式的调制阶数，Mb为第一调制方式的调制阶数，θ为星座图参数，γ为信噪比，N为合成数据到达接收设备200的路径数，n为通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量，φ为星座图上两个点之间的相位。在一些实施方式中，合成数据可以通过多个电力线300进行传输，使得多个电力线300的数量对应合成数据到达接收设备200的路径数。
在公式(1)的基础上，在另一个实施方式中，用户数据中所有的用户子数据的平均误码率和通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量以及信噪比之间的对应关系可以为：
Figure BDA0003624931360000102
在公式(1)的基础上，将公式(3)中的平均误码率BERp(γ)设定为等于误码率阈值，从而可以得到如下关系：
Figure BDA0003624931360000111
其中，BERth为误码率阈值，γp为其中一个自适应模式所对应的信噪比等级。根据公式(2)，根据自适应模式所对应的通过第一调制方式进行调制的用户子数据的数量n，可得到与所有不同的n所对应的信噪比等级γp。
在公式(4)的基础上，根据当前信噪比γ所对应的信噪比等级γp，可使得在任一个信噪比γ的情况下，都可以满足对应的误码率小于或等于误码率阈值。在一个实施方式中，误码率阈值可以为0.01。
另外，公式(1)可以通过以下公式的推导来得到：
Figure BDA0003624931360000112
其中，M为对第j个用户子数据相机调制处理的调制方式的调制阶数，Eb为信号的单位比特能量，N0为噪声平均功率；
Figure BDA0003624931360000113
与γ相关，具体关系可以为：
Figure BDA0003624931360000114
其中，K为预设资源块的数量。
此外，星座图参数θ和系统调制阶数M之间的具体关系可以为：
Figure BDA0003624931360000115
在前述公式的基础上，在保证扰动数据的误码率控制在一定范围内的前提下，可以使得通过具有高阶调制阶数的调制方式进行调制处理的用户子数据的数量尽可能地多。而通过具有高阶调制阶数的调制方式进行调制处理的用户子数据的数量越多的情况下，可使得合成数据的传输速率越大，从而可使得保证合成数据的传输速率尽可能大的效果。
在某些实施方式中，步骤011(对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据)包括：
对用户子数据进行多维调制处理得到调制符号；
对调制符号进行稀疏扩频编码处理生成编码码字；
对编码码字进行映射处理生成多维编码码字，多维编码码字的维数对应用户子数据加载的资源节点的数量；
对每个用户子数据所对应的多维编码码字进行合并处理，生成合成数据。
本申请实施方式的通信方法可以通过本申请实施方式的发送设备100来实现。具体地，请结合图2，发送设备100用于：对用户子数据进行多维调制处理得到调制符号；对调制符号进行稀疏扩频编码处理生成编码码字；对编码码字进行映射处理上传多维编码码字，多维编码码字的维数对应用户子数据加载的资源节点的数量；对每个用户子数据所对应的多维编码码字进行合并处理，生成合成数据。
如此，可实现合成数据的具体生成方式。
具体地，在一个实施方式中，用户子数据的数量为j，预设资源块的数量为K。请结合图3，所有的调制子模块111可以根据多维调制函数，分别对相应的一个用户子数据进行调制处理，实现对用户数据的多维调制，并生成调制符号。多维调制函数可以为fj(·)(j＝1,2,...,J)，其中，j表示第j个用户子数据，J表示最后一个用户子数据。
在确定调制符号的情况下，可通过扩展模块121对调制符号进行稀疏扩频处理，从而可编码得到SCMA码字。星座集合表示为Cj(j＝1,2,...,J)，每个星座可以包括M个符号。调制符号可以通过映射矩阵星座符号映射为多维SCMA码字。
请参考图7，本发明实施方式的一种用于电力线300的通信方法，包括：
021：接收扰动数据，扰动数据为通过电力线300传输的合成数据形成；
022：根据扰动数据确定信噪比信息；
023：将信噪比信息反馈至发送设备100，以使发送设备100根据信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式并对预设资源块的用户数据进行处理并生成新的合成数据，用户数据包括至少一个用户子数据。
本申请实施方式的通信方法可以通过本申请实施方式的接收设备200来实现。具体地，请结合图2，接收设备200用于：接收扰动数据，扰动数据为通过电力线300传输的合成数据形成；根据扰动数据确定信噪比信息；将信噪比信息反馈至发送设备100，以使发送设备100根据信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式并对预设资源块的用户数据进行处理并生成新的合成数据，用户数据包括至少一个用户子数据。
上述通信方法和接收设备200，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
在某些实施方式中，通信方法包括：
根据合成数据的传输路径、合成数据的收发距离和合成数据的载波频率，建立合成数据的信道传递模型；
对高斯背景噪声和脉冲噪声进行叠加处理，建立信道噪声模型；
根据信道传递模型和信道噪声模型以及接受的信号强度计算信噪比，信噪比用于生成信噪比信息。
本申请实施方式的通信方法可以通过本申请实施方式的接收设备200来实现。具体地，请结合图2，接收设备200用于：根据合成数据的传输路径、合成数据的收发距离和合成数据的载波频率，建立合成数据的信道传递模型；对高斯背景噪声和脉冲噪声进行叠加处理，建立信道噪声模型；根据信道传递模型和信道噪声模型以及接受的信号强度计算信噪比，信噪比用于生成信噪比信息。
如此，可模拟合成数据在通过多路径进行传输时受到的信号影响的情况。
在某些实施方式中，信道传递模型通过以下条件式实现：
Figure BDA0003624931360000131
其中，N表示合成数据到达接收机的路径数，gi为第i条路径的加权系数，A(di,f)为信号衰减函数，di为第i条路径的长度，f为合成数据的载波频率，τi为第i条路径的时延。
如此，可模拟合成数据在通过多路径进行传输时的情况。
信号衰减函数的具体关系可以为：
Figure BDA0003624931360000132
其中，α0、α1为衰减系数，k为衰减因子的指数，可以在0.5至1之间进行取值。
在一个实施方式中，τi可以具有以下关系：
Figure BDA0003624931360000133
其中，εr为电力线300介电常数，c0为光速。
在某些实施方式中，信道噪声模型通过以下条件式实现：
Figure BDA0003624931360000134
Figure BDA0003624931360000135
Figure BDA0003624931360000136
其中，mMA为Middleton A类噪声样点，σ2为高斯背景噪声的方差和脉冲噪声的方差之和，AMA为脉冲噪声的重叠指数，AMA值小时表示模型富含脉冲噪声，趋于无穷大时可近似看作高斯分布ΓMA为噪声功率比，噪声功率比可以为
Figure BDA0003624931360000141
其中，mMA可以通过以下公式得到：
Figure BDA0003624931360000142
其中，xG和yI分别为均值为0、方差为
Figure BDA0003624931360000143
和
Figure BDA0003624931360000144
的高斯序列，Kpd为均值为AMA的泊松分布变量。
如此，可模拟在通过多路径进行传输时受到的衰减和噪声干扰合成数据的情况。
在某些实施方式中，通信方法包括：
根据预设的可靠性值，在至少一个层节点和至少一个资源节点之间进行迭代处理，以使得扰动时间的复杂程度小于预设复杂度，层节点和资源节点被配置为能够向对方进行输入，并接收对方对输入进行处理得到的输出的处理结构。
本申请实施方式的通信方法可以通过本申请实施方式的接收设备200来实现。具体地，请结合图2，接收设备200用于：根据预设的可靠性值，在至少一个层节点和至少一个资源节点之间进行迭代处理，以使得扰动时间的复杂程度小于预设复杂度，层节点和资源节点被配置为能够向对方进行输入，并接收对方对输入进行处理得到的输出的处理结构。
如此，可降低对扰动数据进行处理时的复杂度。
在一些实施方式中，迭代处理可以通过MPA算法的多用户检测器来实现。请结合图2和图8，在图8所示的实施方式中，接收设备200可以包括多用户检测模块220。具体地，在接收到扰动数据的情况下，接收设备200可以通过多用户检测模块220来对扰动数据进行检测处理，并可将经过检测处理后的扰动数据传输至解调模块210，使得解调模块210对扰动数据进行解调处理，最终可确定扰动数据所对应的用户数据，并确定用户数据中所有用户数据的信噪比以生成信噪比信息。
关于层节点和资源节点，请再结合图9。在图9中，层节点表示为X，资源节点表示为Y。其中，层节点的数量为两个。资源节点的数量为两个。每个层节点都与所有的资源节点相邻。每个资源节点都与所有的层节点相邻。
首先，每个层节点可以将可靠性值发送给所有资源节点。资源节点在接收到来自层节点发送的可靠性值的情况下可对其进行处理，然后将处理后的信息发送给所有层节点。每个层节点在接收到资源节点发送的处理后的信息后，会将其与相关的接收值进行处理，以得到新的可靠性值，并可将新的可靠性值更新掉前一次的可靠性值，再将新的可靠性值发送给相邻的资源节点。
请参考图2，本发明实施方式的一种通信系统400，通信系统400包括发送设备100和接收设备200。发送设备100用于：对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，用户数据包括至少一个用户子数据，每个用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成合成数据；通过电力线300传输合成数据形成扰动数据；接收设备200用于：接收扰动数据；根据扰动数据确定信噪比信息；将信噪比信息反馈至发送设备100；发送设备100用于：获取信噪比信息；根据信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式。
上述通信系统400，在已经形成通过调制生成的合成数据的情况下，在传输数据的过程中存在较大干扰时，根据信噪比信息可确定各个用户子数据的新的调制方式，进而可根据新的调制方式对各个用户子数据进行调制处理，进而有利于改善数据传输过程中的误码率问题。
综上所述，相比于传统的固定调制方式，发送设备100可以根据返回的信噪比选择不同的调制方式和对应的发射功率，充分匹配电力线300通信环境下信号衰减随着频率的增加而增大以及存在大量有色背景噪声和脉冲噪声干扰的特点，使系统实现高频谱效率和高吞吐量。
本发明实施方式的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，实现上述任一个实施方式的通信方法。
例如，在计算机程序被执行的情况下，可以实现以下步骤：
011：对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，用户数据包括至少一个用户子数据，每个用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成合成数据；
012：通过电力线300传输合成数据形成扰动数据；
013：获取扰动数据的信噪比信息；
014：根据信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式。
可以理解，计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、以及软件分发介质等。计算机程序包括计算机程序代码。计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、以及软件分发介质。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种用于电力线的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括：
对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，所述用户数据包括至少一个用户子数据，每个所述用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成所述合成数据；
通过所述电力线传输所述合成数据形成扰动数据；
获取所述扰动数据的信噪比信息；
根据所述信噪比信息确定各个所述用户子数据的新的调制方式。
2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述至少两种调制方式包括第一调制方式和第二调制方式，所述第一调制方式的调制阶数大于所述第二调制方式的调制阶数；
根据所述信噪比信息确定各个所述用户子数据的新的调制方式，包括：
根据所述信噪比信息确定对应的信噪比等级；
根据所述对应的信噪比等级确定新的通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量和新的通过所述第二调制方式进行调制的所述用户子数据的数量，以使得所有所述用户子数据的平均误码率小于或等于误码率阈值。
3.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括：
确定通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量、所述平均误码率和信噪比的对应关系；
根据所述对应关系和所述误码率阈值确定所述信噪比等级，所述信噪比等级的数量对应通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量。
4.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据的步骤包括：
对所述用户子数据进行多维调制处理得到调制符号；
对所述调制符号进行稀疏扩频编码处理生成编码码字；
对所述编码码字进行映射处理生成多维编码码字，所述多维编码码字的维数对应所述用户子数据加载的资源节点的数量；
对每个所述用户子数据所对应的多维编码码字进行合并处理，生成所述合成数据。
5.一种用于电力线的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括：
接收扰动数据，所述扰动数据为通过所述电力线传输的合成数据形成；
根据所述扰动数据确定信噪比信息；
将所述信噪比信息反馈至发送设备，以使所述发送设备根据所述信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式并对预设资源块的用户数据进行处理并生成新的合成数据，所述用户数据包括至少一个所述用户子数据。
6.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括：
根据所述合成数据的传输路径、所述合成数据的收发距离和所述合成数据的载波频率，建立所述合成数据的信道传递模型；
对高斯背景噪声和脉冲噪声进行叠加处理，建立所述信道噪声模型；
根据所述信道传递模型和所述信道噪声模型以及接受的信号强度计算信噪比，所述信噪比用于生成所述信噪比信息。
7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述信道传递模型通过以下条件式实现：
Figure FDA0003624931350000021
其中，N表示所述合成数据到达接收机的路径数，gi为第i条路径的加权系数，A(di,f)为信号衰减函数，di为第i条路径的长度，f为所述合成数据的载波频率，τi为第i条路径的时延。
8.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述信道噪声模型通过以下条件式实现：
Figure FDA0003624931350000022
Figure FDA0003624931350000023
Figure FDA0003624931350000024
其中，mMA为Middleton A类噪声样点，σ2为所述高斯背景噪声的方差和所述脉冲噪声的方差之和，AMA为所述脉冲噪声的重叠指数，ΓMA为噪声功率比。
9.根据权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括：
根据预设的可靠性值，在至少一个层节点和至少一个资源节点之间进行迭代处理，以使得所述扰动时间的复杂程度小于预设复杂度，所述层节点和所述资源节点被配置为能够向对方进行输入，并接收所述对方对所述输入进行处理得到的输出的处理结构。
10.一种发送设备，其特征在于，所述发送设备用于：
对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，所述用户数据包括至少一个用户子数据，每个所述用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成所述合成数据；
通过所述电力线传输所述合成数据形成扰动数据；
获取所述扰动数据的信噪比信息；
根据所述信噪比信息确定各个所述用户子数据的新的调制方式。
11.根据权利要求10所述的发送设备，其特征在于，所述至少两种调制方式包括第一调制方式和第二调制方式，所述第一调制方式的调制阶数大于所述第二调制方式的调制阶数；
所述发送设备用于：
根据所述信噪比信息确定对应的信噪比等级；
根据所述对应的信噪比等级确定新的通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量和新的通过所述第二调制方式进行调制的所述用户子数据的数量，以使得所有所述用户子数据的平均误码率小于或等于误码率阈值。
12.根据权利要求11所述的发送设备，其特征在于，所述发送设备用于：
确定通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量、所述平均误码率和信噪比的对应关系；
根据所述对应关系和所述误码率阈值确定所述信噪比等级，所述信噪比等级的数量对应通过所述第一调制方式进行调制的所述用户子数据的数量。
13.根据权利要求10所述的发送设备，其特征在于，所述发送设备用于：
对所述用户子数据进行多维调制处理得到调制符号；
对所述调制符号进行稀疏扩频编码处理生成编码码字；
对所述编码码字进行映射处理生成多维编码码字，所述多维编码码字的维数对应所述用户子数据加载的资源节点的数量；
对每个所述用户子数据所对应的多维编码码字进行合并处理，生成所述合成数据。
14.一种接收设备，其特征在于，所述接收设备用于：
接收扰动数据，所述扰动数据为通过所述电力线传输的合成数据形成；
根据所述扰动数据确定信噪比信息；
将所述信噪比信息反馈至发送设备，以使所述发送设备根据所述信噪比信息确定各个用户子数据的新的调制方式并对预设资源块的用户数据进行处理并生成新的合成数据，所述用户数据包括至少一个所述用户子数据。
15.根据权利要求14所述的接收设备，其特征在于，所述接收设备用于：
根据所述合成数据的传输路径、所述合成数据的收发距离和所述合成数据的载波频率，建立所述合成数据的信道传递模型；
对高斯背景噪声和脉冲噪声进行叠加处理，建立所述信道噪声模型；
根据所述信道传递模型和所述信道噪声模型以及接受的信号强度计算信噪比，所述信噪比用于生成所述信噪比信息。
16.根据权利要求15所述的接收设备，其特征在于，所述信道传递模型通过以下条件式实现：
Figure FDA0003624931350000041
其中，N表示所述合成数据到达接收机的路径数，gi为第i条路径的加权系数，τi为第i条路径的时延，A(di,f)为信号衰减函数，di为第i条路径的长度，f为所述合成数据的载波频率。
17.根据权利要求15所述的接收设备，其特征在于，所述信道噪声模型通过以下条件式实现：
Figure FDA0003624931350000042
Figure FDA0003624931350000043
Figure FDA0003624931350000044
其中，σ2为所述高斯背景噪声的方差和所述脉冲噪声的方差之和，ΓMA为噪声功率比，AMA为所述脉冲噪声的富含程度，mMA为Middleton A类噪声样点。
18.根据权利要求14所述的接收设备，其特征在于，所述接收设备用于：
根据所述扰动数据，在层节点和资源节点之间进行迭代处理，以使得所述扰动时间的复杂程度小于预设复杂度，所述层节点和所述资源节点被配置为能够向对方进行输入，并接收所述对方对所述输入进行处理得到的输出的处理结构；
对复杂程度小于所述预设复杂度的所述扰动数据进行解调处理得到所述用户子数据，并根据得到的所述用户子数据和所述扰动数据确定所述信噪比。
19.一种通信系统，其特征在于，所述通信系统包括发送设备和接收设备，
所述发送设备用于：
对预设资源块的用户数据进行处理并生成合成数据，所述用户数据包括至少一个用户子数据，每个所述用户子数据能够通过至少两种调制方式的其中一种进行调制处理以用于生成所述合成数据；
通过所述电力线传输所述合成数据形成扰动数据；
所述接收设备用于：
接收所述扰动数据；
根据所述扰动数据确定信噪比信息；
将所述信噪比信息反馈至所述发送设备；
所述发送设备用于：
获取所述信噪比信息；
根据所述信噪比信息确定各个所述用户子数据的新的调制方式。
20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时，实现权利要求1-9任一项所述的通信方法。
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