一种宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统的制作方法

本发明涉及通信，具体为一种宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统。

背景技术：

1、hplc是高速电力线载波，也称为宽带电力线载波，是在低压电力线上进行数据传输的宽带电力线载波技术，宽带电力线载波通信网络则是以电力线作为通信媒介，实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络。

2、宽带电力线载波主要通过了正交频分复用(ofdm)技术ofdm(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing,正交频分复用)是一种多载波调制技术，因其能有效对抗频率选择性衰落，克服信号符号间干扰(inter-symbolinterference)，可以将ofdm与mimo进行高效结合，实现高速数据传输，而无线通信则是利用空中电波进行数据传输，针对物联网智能设备的多样性和应用场景的多样性和复杂性，电力线/无线双模技术具有更强的自适应能力，双模通信网络技术为物联网智能设备节点提供了动态、自适应电力线与无线两种信道接入方式，利用两种信道天然的差异(电力线传输和空中传输)，使得物理层可以根据各自信道质量情况进行自动切换，网络层可以实现混合路由，两者互补，从而最大程度提升通信的时效性和可靠性。

3、然而传统的通信系统在多路径传播环境下容易受到多径干扰的影响，导致信号失真和干扰，从而降低信号的质量，使得接收到的信号不再准确地代表发送的信息，同时通过的固定发送功率，无法根据实际信道环境进行自适应调整，导致通信质量下降或者过度的功耗，特别在不良信道条件下，通信质量会显著下降，导致数据传输的可靠性下降，因此亟需一种可以有效分解处理多路径干扰的宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统来解决此类问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统，解决现有技术中存在的多路径传播环境下容易受到多径干扰的影响，导致信号失真和干扰，固定发送功率，无法根据实际信道环境进行自适应调整的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，本发明提供了一种宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统，包括：

5、信号调制与解调模块，将数字数据转换为调制信号，在电力线和无线信道上传输，同时在接收端将接收到的信号解调为数字数据；

6、ofdm调制解调模块，通过正交频分复用ofdm技术，将数据分成大于1个的子载波，并进行调制和解调；

7、物理层处理模块，用于处理物理层细节，包括信道编码、调制、调制解调、误码纠正；

8、模拟前端电路模块，用于信号的前端处理，包括放大、滤波、混频；

9、功率适应与调控模块，根据实际通信环境自适应地调整发送信号的功率；

10、信道估计与均衡模块，在接收端根据已知信息估计信道的状态，然后进行均衡操作，消除信号传输过程中的失真和干扰；

11、多路径干扰抑制模块，在电力线信道和无线信道中，通过衰减策略减少信号失真，处理多路径传播引起的多径干扰；

12、信号选择与交换模块，根据当前通信状态在无线信道上传输数据。

13、本发明进一步地设置为：所述信号调制与解调模块中，信号调制步骤包括：

14、数字数据生成，通过二进制数据流输入数字数据，d(t)＝[d1,d2,...dn]，其中dn∈0,1；

15、通过二进制相移键控bpsk进行调制，将输入数据映射到调制符号，每个符号代表一组比特，符号映射s(t)＝2d(t)-1，将0映射为-1，将1映射为1；

16、将符号分为实部i和虚部q分量，利用正弦sin和余弦cos函数生成调制信号，其中i分量控制余弦信号，q分量控制正弦信号，其中fc为载波频率，j为虚数单位，

17、所述信号解调步骤包括：

18、接收信号经过采样，得到离散的接收信号序列，通过接收信号的正弦和余弦分量，恢复原始的载波信号，接收信号其中a为幅度，τ为信号传播延迟，为相位偏移；

19、利用载波信号计算接收信号的相位，接收信号ri＝r(ti)，其中ti为采样时刻，根据相位信息将接收信号映射回原始调制符号；

20、将解调的调制符号映射回原始数字数据，

21、本发明进一步地设置为：所述ofdm调制解调模块中ofdm调制步骤包括：

22、将输入数据分成大于1个的块，每个块包含大于1个的数据位，对每个数据块进行快速傅里叶变换，得到频域信号；

23、将频域信号映射到不同的子载波上，对每个子载波进行bpsk调制；

24、fft变换具体为：对第k个块进行fft变换，得到频域信号xk＝[xk.1,xk.2,...xk.n]，将频域信号xk映射到n个不同的子载波上；

25、所述ofdm解调步骤包括：

26、从时域信号中提取出每个子载波的信息，对每个子载波的信息进行解调，对解调后的数据进行fft，获取频域信号,对信号解调步骤中接收信号进行fft变换，得到时域信号xk＝[xk.1,xk.2,...xk.n]，从时域信号中提取子载波的信息，得到频域信号xk＝[xk.1,xk.2,...xk.n]；

27、对解调后的数据进行fft，还原原始数据块；

28、本发明进一步地设置为：所述模拟前端电路模块中：

29、输入调制解调后的模拟信号r(t)，使用放大器对接收到的信号进行放大，ra(t)＝a·r(t)，其中a为放大系数；

30、输入放大后的信号数据，通过低通滤波器滤除高频噪声和杂散干扰，rfld(t)＝h(t)*ra(t)，其中h(t)为滤波器的冲击响应；

31、再输入经过滤波后的信号，使用混频器将信号与局部振荡器产生的信号混合，将信号变换到低频率范围，rmixed(t)＝rfld(t)*cos(2πflot)，其中flot为局部振荡器的频率；

32、本发明进一步地设置为：所述功率适应与调控模块中，功率适应与调控具体包括：

33、信道状态估计，输入接收信号，接收信号功率pred＝|r(t)|2，其中r(t)为接收信号，利用已知的信号特征和统计方法，估计当前信道的状态，包括信道损耗、信号衰减；

34、输入估计的信道状态，根据接收信号的强度和估计的噪声水平，计算当前的信噪比：其中n0为噪声功率密

35、输入计算得到的信噪比，根据当前信噪比，调整发送信号的功率；

36、本发明进一步地设置为：所述均衡操作步骤具体为：

37、利用已知的参考信号和导频信号，通过比较接收信号和已知信号，估计信道的频率响应和相位偏移，设导频信号为p(t)，接收到的信号r(t)＝h(t)·s(t)+n(t)，其中h(t)为信道频率相应，s(t)为所发送信号，n(t)为噪声；

38、通过比较接收信号和已知导频信号，得到信道频率响应h(t)和相位偏移；

39、设计均衡器，根据信道估计结果对接收信号进行均衡操作，得到补偿后的信号seq(t)；

40、本发明进一步地设置为：所述多路径干扰抑制模块包括：

41、多路径信号分解模块，利用信道估计、信号处理技术，将接收到的信号分解为不同路径上的信号成分；

42、路径衰减估计模块，通过信道估计每条路径上的衰减和相位偏移；

43、信号合成模块，根据估计的路径衰减和相位偏移，合成出经过抑制干扰的信号。

44、(三)有益效果

45、本发明提供了一种宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统。具备以下有益效果：

46、本技术所提供的宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统，首先将数字数据转换为调制信号，这个过程包括数字数据生成，其中输入是二进制数据流，通过二进制相移键控bpsk进行调制，将0映射为-1，将1映射为1，然后将这些符号被分成实部和虚部分量，通过正弦和余弦函数生成调制信号，在接收端，信号经过解调后通过正弦和余弦分量恢复原始的载波信号，最终将信号映射回数字数据，然后通过正交频分复用ofdm技术进行调制和解调，输入数据被分成多个子载波，然后进行快速傅里叶变换将频域信号映射到不同的子载波上，在解调步骤中，从时域信号中提取每个子载波的信息，进行逆fft，还原原始数据块，其中的物理层处理模块处理物理层细节，包括信道编码、调制、调制解调和误码纠正，提高信号在电力线和无线信道上传输时保持稳定的通信质量，同时在接收端，根据已知信息估计信道的状态，然后进行均衡操作，消除信号传输过程中的失真和干扰。

47、综上，可以看出本技术所提供的通信系统通过多路径干扰抑制模块，有效分解和处理多路径干扰，通过路径衰减估计和信号合成，减少信号失真和干扰，显著提升信号质量，同时通过功率适应与调控模块，根据实际通信环境自适应地调整发送信号的功率，使得通信系统能够优化信号传输，提高通信质量，减少了过度功耗，信道估计与均衡模块在接收端进行均衡操作，消除信号传输过程中的失真和干扰，显著改善了在信道衰落情况下的通信质量，在处理多路径干扰、实现功率适应与调控、进行信道估计与均衡方面取得了显著的提升。

48、解决了现有技术中存在的多路径传播环境下容易受到多径干扰的影响，导致信号失真和干扰，固定发送功率，无法根据实际信道环境进行自适应调整的问题。