一种电力线宽带载波的混合组网方法及系统与流程

本发明涉及数据分析，尤其涉及一种电力线宽带载波的混合组网方法及系统。

背景技术：

1、电力线宽带载波通信直接利用现有电力线作为传输介质，具有无需重新布线的天然优势，在配用电物联网等领域应用广泛。然而，电力线并非专用通信信道，其用作通信媒介时会面临挑战。现有的电力线宽带载波组网通常根据接收信号强度或信噪比等信息进行链路判断，但电力线网络中，负载投切会导致节点输入阻抗剧烈变化，若不能从阻抗匹配的本质分析链路质量，最终所形成的通信链路就容易不稳定。同时多数组网方案采用单一频段或固定切换策略，信道质量评估通常仅依靠窄带信噪比，缺乏信道容量及信道传输信息的联合分析，其无法支撑多频段混合组网，导致混合组网可靠性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种电力线宽带载波的混合组网方法及系统，通过混合使用不同频段实现了频率的空间复用，使形成的混合组网拓扑具有高自适应性和鲁棒性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电力线宽带载波的混合组网方法，所述方法包括：

3、获取电力线网络中各通信节点的阻抗数据，并对所述阻抗数据进行预处理，获得预处理后的阻抗数据；

4、基于预处理后的阻抗数据进行各通信节点的阻抗匹配度分析，获得目标阻抗匹配度；

5、基于所述目标阻抗匹配度利用传输线特性参数构建各通信节点之间的宽带载波信号传输模型；

6、基于所述宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道传输分析，获得信道传输信息，并基于所述宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道容量分析，获得信道容量信息；

7、基于所述信道传输信息和信道容量信息进行信道质量评估，获得信道质量评估结果；

8、基于所述信道质量评估结果对各通信节点选择电力线宽带载波通信链路，基于各通信节点所选择的电力线宽带载波通信链路形成混合组网拓扑。

9、可选的，所述对所述阻抗数据进行预处理，获得预处理后的阻抗数据，包括：

10、对所述阻抗数据进行中值滤波处理，获得中值滤波处理后的阻抗数据；

11、对中值滤波处理后的阻抗数据进行频域平滑处理，获得频域平滑处理后的阻抗数据；

12、对频域平滑处理后的阻抗数据进行插值填补处理，获得预处理后的阻抗数据。

13、可选的，所述基于预处理后的阻抗数据进行各通信节点的阻抗匹配度分析，获得目标阻抗匹配度，包括：

14、基于预处理后的阻抗数据进行各通信节点的自匹配度分析，获得目标自匹配度序列；

15、基于预处理后的阻抗数据进行各通信节点的互匹配度分析，获得目标互匹配度序列；

16、对所述目标自匹配度序列和目标互匹配度序列进行归一化处理，获得归一化目标自匹配度序列和归一化目标互匹配度序列，并计算所述归一化目标自匹配度序列的第一信息熵和所述归一化目标互匹配度序列的第二信息熵；

17、基于所述第一信息熵和第二信息熵进行各通信节点的阻抗匹配度分析，获得目标阻抗匹配度。

18、可选的，所述基于预处理后的阻抗数据进行各通信节点的自匹配度分析，获得目标自匹配度序列，包括：

19、基于预处理后的阻抗数据确定各通信节点的实测复阻抗曲线，分析所述实测复阻抗曲线的复阻抗信息；

20、获取参考曲线，分析所述参考曲线的特性阻抗信息，并基于所述复阻抗信息和特性阻抗信息确定电压反射系数；

21、基于所述电压反射系数分析各通信节点的反射损耗分贝值序列，并基于所述反射损耗分贝值序列进行各通信节点的自匹配度分析，获得目标自匹配度序列。

22、可选的，所述基于所述目标阻抗匹配度利用传输线特性参数构建各通信节点之间的宽带载波信号传输模型，包括：

23、获取电力线缆的宽频一次参数集，并基于所述宽频一次参数集结合电力线网络的拓扑信息确定传输线特性参数；

24、基于所述目标阻抗匹配度对各通信节点设置动态终端阻抗，并基于各通信节点的动态终端阻抗构建动态终端阻抗模型；

25、基于所述动态终端阻抗模型利用所述传输线特性参数构建各通信节点之间的宽带载波信号传输模型。

26、可选的，所述基于所述宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道传输分析，获得信道传输信息，并基于所述宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道容量分析，获得信道容量信息，包括：

27、基于所述宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道频率响应分析，获得目标信道频率响应曲线；

28、基于所述目标信道频率响应曲线确定幅度谷底深度和分布密度，并基于所述幅度谷底深度和分布密度进行不同频段的信道传输分析，获得信道传输信息；

29、基于所述宽带载波信号传输模型进行功率频谱特性分析，获得功率频谱特性信息，并基于所述功率频谱特性信息构建复合噪声模型；

30、基于所述复合噪声模型确定逐频点噪声功率，基于所述信道传输信息确定信号衰减量，并基于所述逐频点噪声功率和信号衰减量确定目标可达信息速率；

31、获取目标工作子带边界，基于所述目标可达信息速率和目标工作子带边界进行不同频段的信道容量分析，获得信道容量信息。

32、可选的，所述基于所述幅度谷底深度和分布密度进行不同频段的信道传输分析，获得信道传输信息，包括：

33、基于所述幅度谷底深度和分布密度分析陷波点的衰减深度，基于所述幅度谷底深度和分布密度确定相干带宽；

34、基于所述目标信道频率响应曲线统计均方根时延拓展和衰减剖面；

35、基于所述衰减深度、相干带宽、均方根时延拓展和衰减剖面确定不同频段的信道传输信息。

36、可选的，所述基于所述信道传输信息和信道容量信息进行信道质量评估，获得信道质量评估结果，包括：

37、基于所述信道传输信息提取生存维度指标集，基于所述信道容量信息提取能力维度指标集；

38、基于所述生存维度指标集和能力维度指标集利用模糊推理机进行信道质量评估，获得信道质量评估结果。

39、可选的，所述基于所述信道质量评估结果对各通信节点选择电力线宽带载波通信链路，包括：

40、基于所述信道质量评估结果确定高速干线网络，并基于所述信道质量评估结果利用频分双跳结构确定中继支路网络；

41、基于所述信道质量评估结果选取接入末梢网络，并基于所述高速干线网络、中继支路网络和接入末梢网络生成各通信节点的电力线宽带载波通信链路。

42、另外，本发明还提供了一种电力线宽带载波的混合组网系统，所述系统包括：

43、数据预处理模块：用于获取电力线网络中各通信节点的阻抗数据，并对所述阻抗数据进行预处理，获得预处理后的阻抗数据；

44、阻抗匹配度模块：用于基于预处理后的阻抗数据进行各通信节点的阻抗匹配度分析，获得目标阻抗匹配度；

45、模型构建模块：用于基于所述目标阻抗匹配度利用传输线特性参数构建各通信节点之间的宽带载波信号传输模型；

46、信息分析模块：用于基于所述宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道传输分析，获得信道传输信息，并基于所述宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道容量分析，获得信道容量信息；

47、信道质量评估模块：用于基于所述信道传输信息和信道容量信息进行信道质量评估，获得信道质量评估结果；

48、混合组网模块：用于基于所述信道质量评估结果对各通信节点选择电力线宽带载波通信链路，基于各通信节点所选择的电力线宽带载波通信链路形成混合组网拓扑。

49、在本发明实施例中，获取电力线网络中各通信节点的阻抗数据，对阻抗数据进行预处理；基于预处理后的阻抗数据进行各通信节点的阻抗匹配度分析，通过阻抗匹配度能够提供直观的链路质量指标，为后续精准建模提供可靠依据。基于目标阻抗匹配度利用传输线特性参数构建各通信节点之间的宽带载波信号传输模型，基于宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道传输分析，基于宽带载波信号传输模型进行不同频段的信道容量分析，基于信道传输信息和信道容量信息进行信道质量评估，使信道质量评估更为可靠，简化了链路选择的决策复杂度，保证了信道质量评估的全面性和稳定性。基于信道质量评估结果对各通信节点选择电力线宽带载波通信链路，基于各通信节点所选择的电力线宽带载波通信链路形成混合组网拓扑，通过混合使用不同频段实现了频率的空间复用，使形成的混合组网拓扑具有高自适应性和鲁棒性。