一种实现高效双模载波通信数据传输的方法与流程

本发明涉及网络通信，特别涉及一种实现高效双模载波通信数据传输的方法。

背景技术：

1、hplc是利用电力线路进行数据传输的技术，带宽在几十khz到几百mhz之间，然而，由于电力线路的噪声干扰以及频带限制，hplc的传输速率较低，且传输距离较短；为了解决上述问题，发展出了hrf技术，hrf技术是一种使用ghz以上频率带宽的无线载波通信技术，与hplc相比，hrf具有更高的传输速率和更远的传输距离，但是由于hrf技术使用的高频器件、天线等设备的成本较高，从而提高了整体的成本，同时由于hrf技术的传输速度较高，能耗也相对比较高。

2、基于上述问题，双模载波通信数据传输应运而生，双模载波通信数据传输结合了hplc和hrf的优点，能够实现更高效、更稳定的数据传输，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)，使得物理层可以实现更高效的数据传输，因此，本发明提出一种实现高效双模载波通信数据传输的方法。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，包括硬件模块和执行系统，所述硬件模块包括计算机、电源模块、微控制器、蓝牙模块、发射器、编码器、接收器、调制器、解调器，所述发射器、编码器、接收器、调制器、解调器均通过spi或i2c接口和gpio接口与微控制器进行通信，所述执行系统包括以下步骤：

2、s1、初始化系统：启动微控制器，进行系统自检和初始化设置；

3、s2、选择载波模式：微控制器根据当前网络状况和用户需求，通过gpio接口发送控制信号，选择无线或有线载波模式；

4、s3、数据编码：微控制器通过spi或i2c接口与编码器进行通信，将待传输的数据进行编码处理；

5、s4、调制解调：调制器和解调器通过spi或i2c接口与微控制器进行通信，接收编码后的数据并进行相应的调制处理；

6、s5、数据传输：发射器通过spi或i2c接口与调制器进行通信，将调制后的信号发送出去；

7、s6、数据接收：接收器通过spi或i2c接口与解调器进行通信，对接收到的信号进行解调处理，还原出原始的编码数据；

8、s7、数据解码：解码器通过spi或i2c接口与微控制器进行通信，对接收到的编码数据进行解码处理，恢复出原始的数据内容；

9、s8、数据处理：微控制器、存储器、处理器之间通过总线进行通信，对接收到的数据进行处理和应用；

10、s9、错误检测与纠错：在数据传输过程中，会发生误码或丢包的问题，为了提高数据传输的可靠性，使用校验位、帧结构的方式来检测和纠正传输中的错误；

11、s10、系统关闭：完成数据传输后，微控制器通过gpio接口向各硬件设备发送关闭信号，以释放资源并保护设备。

12、进一步地，所述数据编码的编码方式包括曼彻斯特编码、非归零编码、差分曼彻斯特编码。

13、进一步地，所述调制解调时，射频载波和电力线载波均使用幅度调制、频率调制、相位调制方法。

14、进一步地，所述数据传输时，若为无线载波模式，通过蓝牙模块将信号发送到目标设备；若为有线载波模式，通过hplc信道和/或hrf信道将信号发送到目标设备。

15、进一步地，所述数据解码是编码的逆过程，使得数据由计算机进行读取和处理。

16、进一步地，所述数据处理包括数据存储、数据显示、数据分析。

17、进一步地，所述幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使高频载波按照调制信号作线性变化的过程，包括集电极调幅、基极调幅、发射极调幅。

18、进一步地，所述频率调制是以载波的瞬时频率变化来表示信息的方式。

19、进一步地，所述相位调制是通过改变信号的相位来携带信息，包括二进制相移键控、四进制相移键控、八进制相移键控、正交幅度调制和光学相位调制。

20、本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本发明通过双模载波通信数据传输解决了电力线载波通信中的噪声干扰、频率选择性衰落、负载效应等问题，提高了通信的稳定性和效率；通过高速载波与高速无线两种通讯方式，可以互补彼此的缺点，提升整体的通讯稳定性；(2)本发明能够根据环境需求选择最优的通信方式，例如在无线信号强、稳定的情况下，可以选择使用无线通信；反之，当无线信号弱或者不稳定时，可以切换到载波通信，从而确保数据的持续、稳定传输；(3)本发明带宽大、传输速率高，满足了低压电力线载波通信更高的需求，与传统的窄带电力线载波技术相比，双模载波通信数据传输技术的应用将极大提高电力线载波通信的效率和质量，为电力线载波通信提供了一种高效、可靠的解决方案；(4)本发明结合了hplc和hrf的优点，能够实现更高效、更稳定的数据传输，本发明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)，使得物理层可以实现更高效的数据传输。

技术特征：

1.一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，包括硬件模块和执行系统，所述硬件模块包括计算机、电源模块、微控制器、蓝牙模块、发射器、编码器、接收器、调制器、解调器，所述发射器、编码器、接收器、调制器、解调器均通过spi或i2c接口和gpio接口与微控制器进行通信，所述执行系统包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，所述数据编码的编码方式包括曼彻斯特编码、非归零编码、差分曼彻斯特编码。

3.如权利要求1所述的一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，所述调制解调时，射频载波和电力线载波均使用幅度调制、频率调制、相位调制方法。

4.如权利要求1所述的一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，所述数据传输时，若为无线载波模式，通过蓝牙模块将信号发送到目标设备；若为有线载波模式，通过hplc信道和/或hrf信道将信号发送到目标设备。

5.如权利要求1所述的一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，所述数据解码是编码的逆过程，使得数据由计算机进行读取和处理。

6.如权利要求1所述的一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，所述数据处理包括数据存储、数据显示、数据分析。

7.如权利要求3所述的一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，所述幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使高频载波按照调制信号作线性变化的过程，包括集电极调幅、基极调幅、发射极调幅。

8.如权利要求3所述的一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，所述频率调制是以载波的瞬时频率变化来表示信息的方式。

9.如权利要求3所述的一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，其特征在于，所述相位调制是通过改变信号的相位来携带信息，包括二进制相移键控、四进制相移键控、八进制相移键控、正交幅度调制和光学相位调制。

技术总结
本发明公开了一种实现高效双模载波通信数据传输的方法，涉及网络通信技术领域，包括硬件模块和执行系统，硬件模块包括计算机、电源模块、微控制器、蓝牙模块、发射器、编码器、接收器、调制器、解调器，发射器、编码器、接收器、调制器、解调器均通过SPI或I2C接口和GPIO接口与微控制器进行通信；执行系统包括S1、初始化系统：启动微控制器，进行系统自检和初始化设置；S2、选择载波模式；S3、数据编码；S4、调制解调；S5、数据传输；S6、数据接收；S7、数据解码；S8、数据处理；S9、错误检测与纠错；S10、系统关闭；本发明解决了电力线载波通信中的噪声干扰、频率选择性衰落、负载效应等问题，提高了通信的稳定性和效率。

技术研发人员：徐建斌,张志刚,王春晓,孙剑
受保护的技术使用者：天津三源电力智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11