基于电力线的扩频通信方法、系统、发送模块及接收模块与流程

1.本发明涉及电力线通信技术领域，尤其涉及基于电力线的扩频通信方法、系统、发送模块及接收模块。


背景技术：

2.电力线通信利用输电线路作为信号的传输媒介，以传输电话、电报、远动数据和远方保护信号等数据。由于电力线是能源传输线，利用电力线进行数据传输，具有噪声干扰较大、信号信噪比较低、通信速率低等缺陷。针对该缺陷，有必要研究新的电力线通信方法。


技术实现要素：

3.本发明提供了基于电力线的扩频通信方法、系统、发送模块及接收模块，解决了现有电力线通信方法噪声干扰较大、信号信噪比较低及通信速率低的技术问题，能够实现高速率可靠的电力线通信。
4.本发明第一方面提供一种基于电力线的扩频通信方法，应用于发送模块，包括：
5.将待发送信号分为多个信息块，每个所述信息块包括索引比特和调制比特，所述索引比特和所述调制比特的数量相加之和等于对应信息块的比特数量；
6.将所述索引比特映射为发送时片，并将所述调制比特映射为扩展码；
7.根据所述发送时片和所述扩展码生成模拟信号，并通过电力线信道对所述模拟信号进行传输。
8.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述将所述索引比特映射为发送时片，包括：
9.按照下列数量关系将所述索引比特映射为发送时片：
[0010][0011]
式中，p2为索引比特的数量，n为发送时片的总数量，ns为映射的发送时片的数量，表示向下取整函数，c(
·
)表示二项式系数。
[0012]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述将待发送信号分为多个信息块，包括：
[0013]
使每个所述信息块中的索引比特的数量与调制比特的数量相同。
[0014]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据所述发送时片和所述扩展码生成模拟信号，具体为：
[0015]
根据所述发送时片和所述扩展码生成脉冲信号或连续波信号。
[0016]
本发明第二方面提供一种基于电力线的扩频通信方法，应用于接收模块，包括：
[0017]
获取模拟信号，所述模拟信号为脉冲信号或连续波信号；
[0018]
对所述模拟信号进行解映射，根据得到的发送时片获得索引比特，根据解索引后发送时片内的信息确定扩展码，根据确定的扩展码获得对应的调制比特；
[0019]
根据所述索引比特和所述调制比特获得输出信号。
[0020]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述获取模拟信号，包括：
[0021]
对电力线信道的信号进行相干检测和/或非相干检测。
[0022]
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述对所述模拟信号进行解映射，包括：
[0023]
基于最大似然准则或最大后验概率准则，对所述模拟信号进行解映射。
[0024]
本发明第三方面提供一种发送模块，包括：
[0025]
比特分配单元，用于将待发送信号分为多个信息块，每个所述信息块包括索引比特和调制比特，所述索引比特和所述调制比特的数量相加之和等于对应信息块的比特数量；
[0026]
时片索引映射单元，用于将所述索引比特映射为发送时片；
[0027]
扩展码映射单元，用于将所述调制比特映射为扩展码；
[0028]
发送信号生成单元，用于根据所述发送时片和所述扩展码生成模拟信号，并通过电力线信道对所述模拟信号进行传输。
[0029]
根据本发明第三方面的一种能够实现的方式，所述时片索引映射单元具体用于：
[0030]
按照下列数量关系将所述索引比特映射为发送时片：
[0031][0032]
式中，p2为索引比特的数量，n为发送时片的总数量，ns为映射的发送时片的数量，表示向下取整函数，c(
·
)表示二项式系数。
[0033]
根据本发明第三方面的一种能够实现的方式，所述比特分配单元具体用于：
[0034]
将待发送信号分为多个信息块时，使每个所述信息块中的索引比特的数量与调制比特的数量相同。
[0035]
根据本发明第三方面的一种能够实现的方式，所述发送信号生成单元具体用于：
[0036]
根据所述发送时片和所述扩展码生成脉冲信号或连续波信号。
[0037]
本发明第四方面提供一种接收模块，包括：
[0038]
信号检测单元，用于获取模拟信号，所述模拟信号为脉冲信号或连续波信号；
[0039]
时片索引解映射单元，用于对所述模拟信号进行解映射，根据得到的发送时片获得索引比特；
[0040]
扩展码解映射单元，用于根据解索引后发送时片内的信息确定扩展码，根据确定的扩展码获得对应的调制比特；
[0041]
信号输出单元，用于根据所述索引比特和所述调制比特获得输出信号。
[0042]
根据本发明第四方面的一种能够实现的方式，所述信号检测单元具体用于：
[0043]
对电力线信道的信号进行相干检测和/或非相干检测。
[0044]
根据本发明第四方面的一种能够实现的方式，所述时片索引解映射单元具体用于：
[0045]
基于最大似然准则或最大后验概率准则，对所述模拟信号进行解映射。
[0046]
本发明第五方面提供一种基于电力线的扩频通信系统，包括：
[0047]
如上任意一项能够实现的方式所述的发送模块；
[0048]
电力线信道；
[0049]
以及，如上任意一项能够实现的方式所述的接收模块。
[0050]
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
[0051]
本发明的发送模块进行信号发送时，通过将待发送信号分为多个包括索引比特和调制比特的信息块，进而将索引比特映射为发送时片，将调制比特映射为扩展码，最后根据发送时片和扩展码生成模拟信号并传输至电力线信道，而接收模块对电力线信道的信号进行检测，并对检测到的信号进行相应的解映射，进而根据解映射的结果恢复索引比特和调制比特，根据索引比特和调制比特得到输出信号；本发明通过时片索引确定发送信号的时片位置，利用时片索引携带额外的信息比特，有利于在提高通信速率的同时降低系统内其他节点产生的干扰，通过将调制比特映射为扩展码，有利于提高发送信号信噪比，从而在整体上能够有效实现高速率可靠的电力线通信。
附图说明
[0052]
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。
[0053]
图1为本发明一个可选实施例提供的基于电力线的扩频通信系统的结构连接框图；
[0054]
图2为本发明一个可选实施例提供的应用于发送模块的基于电力线的扩频通信方法的流程图；
[0055]
图3为本发明一个可选实施例提供的应用于接收模块的基于电力线的扩频通信方法的流程图。
[0056]
附图标记：
[0057]
1-发送模块；2-电力线信道；3-接收模块；11-比特分配单元；12-时片索引映射单元；13-扩展码映射单元；14-发送信号生成单元；31-信号检测单元；32-时片索引解映射单元；33-扩展码解映射单元；34-信号输出单元。
具体实施方式
[0058]
本发明实施例提供了基于电力线的扩频通信方法、系统、发送模块及接收模块，用于解决现有电力线通信方法噪声干扰较大、信号信噪比较低及通信速率低的技术问题，能够实现高速率可靠的电力线通信。
[0059]
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。
[0060]
本发明提供了一种基于电力线的扩频通信系统。
[0061]
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种基于电力线的扩频通信系统的结构连接框图。
[0062]
本发明实施例提供的一种基于电力线的扩频通信系统，包括发送模块1、电力线信道2和接收模块3，该发送模块1通过所述电力线信道2和接收模块3连接。
[0063]
其中，发送模块1包括：
[0064]
比特分配单元11，用于将待发送信号分为多个信息块，每个所述信息块包括索引比特和调制比特，所述索引比特和所述调制比特的数量相加之和等于对应信息块的比特数量；
[0065]
时片索引映射单元12，用于将所述索引比特映射为发送时片；
[0066]
扩展码映射单元13，用于将所述调制比特映射为扩展码；
[0067]
发送信号生成单元14，用于根据所述发送时片和所述扩展码生成模拟信号，并通过电力线信道2对所述模拟信号进行传输。
[0068]
具体实现的方式中，将待发送信号分为多个信息块时，可以设置特定长度，根据特定长度对待发送信号进行分段，从而分配成多个信息块。
[0069]
设信息块包含的比特数量为p，调制比特的数量为p1，索引比特的数量为p2，则满足p＝p1+p2，且p、p1及p2皆为大于0的正整数。进行比特分配时，可以从对应信息块的分段信息的起始位置选取p2个数量的比特作为索引比特，剩余数量的比特则作为调制比特，从而将对应信息块中的比特分为索引比特和调制比特。
[0070]
作为优选的实施方式，每个所述信息块中的索引比特的数量与调制比特的数量相同。
[0071]
在一种能够实现的方式中，将所述索引比特映射为发送时片后，索引比特的数量、映射的发送时片的数量以及发送时片的总数量之间的关系为：
[0072][0073]
式中，p2为索引比特的数量，n为发送时片的总数量，ns为映射的发送时片的数量，表示向下取整函数，c(
·
)表示二项式系数。
[0074]
在一种能够实现的方式中，所述发送信号生成单元14具体用于：
[0075]
根据所述发送时片和所述扩展码生成脉冲信号或连续波信号。
[0076]
本发明实施例的接收模块3包括：
[0077]
信号检测单元31，用于获取模拟信号，所述模拟信号为脉冲信号或连续波信号；
[0078]
时片索引解映射单元32，用于对所述模拟信号进行解映射，根据得到的发送时片获得索引比特；
[0079]
扩展码解映射单元33，用于根据解索引后发送时片内的信息确定扩展码，根据确定的扩展码获得对应的调制比特；
[0080]
信号输出单元34，用于根据所述索引比特和所述调制比特获得输出信号。
[0081]
其中，进行解映射操作时，可以同时执行时片索引解映射单元32和扩展码解映射单元33，以实现同时进行时片索引解映射和扩展码解映射。在另一种实施方式中，可以依次执行时片索引解映射单元32和扩展码解映射单元33，以实现依次进行时片索引解映射和扩展码解映射。
[0082]
在一种能够实现的方式中，所述信号检测单元31具体用于：
[0083]
对电力线信道2的信号进行相干检测和/或非相干检测。
[0084]
在一种能够实现的方式中，所述时片索引解映射单元32具体用于：
[0085]
基于最大似然准则或最大后验概率准则，对所述模拟信号进行解映射。
[0086]
基于本发明上述实施例所述的发送模块1，本发明还提供了一种基于电力线的扩频通信方法，该方法应用于发送模块1。
[0087]
如图2所示，本发明实施例提供的一种基于电力线的扩频通信方法，包括：
[0088]
步骤s1，将待传输信息分为多个信息块，每个所述信息块包括索引比特和调制比特，所述索引比特和所述调制比特的数量相加之和等于对应信息块的比特数量；
[0089]
步骤s2，将所述索引比特映射为发送时片，并将所述调制比特映射为扩展码；
[0090]
步骤s3，根据所述发送时片和所述扩展码生成模拟信号，并通过电力线信道2对所述模拟信号进行传输。
[0091]
在一种能够实现的方式中，所述将所述索引比特映射为发送时片，包括：
[0092]
按照下列数量关系将所述索引比特映射为发送时片：
[0093][0094]
式中，p2为索引比特的数量，n为发送时片的总数量，ns为映射的发送时片的数量，表示向下取整函数，c(
·
)表示二项式系数。
[0095]
在一种能够实现的方式中，所述将待传输信息分为多个信息块，包括：
[0096]
使每个所述信息块中的索引比特的数量与调制比特的数量相同。
[0097]
在一种能够实现的方式中，所述根据所述发送时片和所述扩展码生成模拟信号，具体为：
[0098]
根据所述发送时片和所述扩展码生成脉冲信号或连续波信号。
[0099]
基于本发明上述实施例所述的接收模块3，本发明还提供了一种基于电力线的扩频通信方法，该方法应用于接收模块3。
[0100]
如图3所示，本发明实施例提供的一种基于电力线的扩频通信方法，包括：
[0101]
步骤s10，获取模拟信号，所述模拟信号为脉冲信号或连续波信号；
[0102]
步骤s20，对所述模拟信号进行解映射，根据得到的发送时片获得索引比特，根据解索引后发送时片内的信息确定扩展码，根据确定的扩展码获得对应的调制比特；
[0103]
步骤s30，根据所述索引比特和所述调制比特获得输出信号。
[0104]
在一种能够实现的方式中，所述获取模拟信号，包括：
[0105]
对电力线信道2的信号进行相干检测和/或非相干检测。
[0106]
在一种能够实现的方式中，所述对所述模拟信号进行解映射，包括：
[0107]
基于最大似然准则或最大后验概率准则，对所述模拟信号进行解映射。
[0108]
本发明上述实施例，通过时片索引确定发送信号的时片位置，利用时片索引携带额外的信息比特，有利于在提高通信速率的同时降低系统内其他节点产生的干扰，通过将调制比特映射为扩展码，有利于提高发送信号信噪比，从而在整体上能够有效实现高速率可靠的电力线通信。
[0109]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、模块和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的模块实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件
可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
[0110]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0111]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0112]
所述集成的单元如果以软件功能单元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-only memory)、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。
[0113]
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。