信号传输方法、接收机、发送机和通信装置与流程

1.本发明涉及通信技术领域，具体地涉及信号传输方法、接收机、发送机和通信装置。


背景技术：

2.电力线载波通信是以电力线为信道的通信方式，因其具有投资少、工期短、设备简单、通信安全、实时性好、通信距离长以及能克服由建筑墙体引起的极大信号衰减等优势，当前正在大面积应用于电力行业的集抄业务。
3.但是，由于电力线的设计初衷是用于电能传输，由此构成的电力线通信信道的特性对现有通信系统的可靠性造成了极大的挑战。首当其中的是电力设备繁杂，且部分电力设备不符合相关技术标准，接入电力网络后，会产生很多不同类型的噪声，比如：窄带脉冲噪声、与工频同步的脉冲噪声、与工频异步的脉冲噪声和随机脉冲噪声等，这些噪声加上背景噪声构成电力线通信的噪声环境，与传统无线通信信道条件下的噪声环境截然不同，以至于传统的噪声建模算法和通信信号处理算法等难以解决电力线通信系统中的噪声问题，这样，使得电力线载波通信的可靠性差。另外，电力线载波通信是基于电力线的，因此网络的易扩性受限。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在不足，本发明实施例提供了信号传输方法、接收机、发送机和通信装置。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种信号传输方法，应用于接收端，信号传输方法包括：
6.接收第一通信信道的第一路信号与第二通信信道的第二路信号，第一路信号与第二路信号包括相同的数据信息；
7.将第一路信号和第二路信号合并成第三信号，第三信号的信噪比是第一路信号的信噪比和第二路信号的信噪比之和；
8.获取第三信号中的数据信息。
9.在本发明实施例中，第一通信信道包括无线通信信道，第二通信信道包括电力线通信信道。
10.在本发明实施例中，信号传输方法还包括：
11.接收无线通信信道传输的射频信号；
12.利用射频(radio frequency，rf)前端将射频信号下变频为模拟基带信号；
13.利用模数转换器对模拟基带信号进行采样，得到第一时域离散信号；
14.将时域离散信号发送至第一正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，ofdm)解调器，以对第一时域离散信号进行解调；
15.接收第一正交频分复用解调器解调出的第一频域离散信号；
16.根据第一频域离散信号得到第一路信号。
17.在本发明实施例中，信号传输方法还包括：
18.接收电力线通信信道传输的电力信号，电力信号与射频信号包括相同的数据信息；
19.利用电力线通信解耦器对电力信号进行处理，以提取出宽带载波信号，宽带载波信号为模拟信号；
20.利用模数转换器(adc)对宽带载波信号进行采样，得到第二时域离散信号；
21.将第二时域离散信号发送至第二正交频分复用解调器中，以对第二时域离散信号进行解调；
22.接收第二正交频分复用解调器解调出的第二频域离散信号；
23.根据第二频域离散信号得到第二路信号。
24.在本发明实施例中，第一正交频分复用解调器和第二正交频分复用解调器的解调参数是相同的，以使得第一路信号与第二路信号包括相同的数据信息。
25.本发明第二方面提供另一种信号传输方法，应用于发送端，包括：
26.将目标信号分成射频信号和电力信号，电力信号、射频信号和目标信号包括相同的数据信息，目标信号与第三信号相关联；
27.利用无线通信方式将射频信号发送至接收端；
28.利用电力线载波通信方式将电力信号发送至接收端。
29.在本发明实施例中，利用无线通信方式将射频信号发送至接收端包括：
30.利用射频前端对射频信号进行上变频；
31.利用无线通信方式将上变频后的射频信号发送至接收端。
32.本发明第三方面提供一种接收机，被配置成执行上述的信号传输方法。
33.本发明第四方面提供一种发送机，被配置成执行上述的另一种信号传输方法。
34.本发明第五方面提供一种通信装置，包括上述的接收机或上述的发送机。
35.本发明第六方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的信号传输方法。
36.本发明第七方面提供一种计算机产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现上述的信号传输方法。
37.上述技术方案中，接收端收到两路独立的通信信道传输的携带有相同数据信息的信号，也就是说，将目标信号分成两路含有相同信息的信号，其中一路利用第一通信信道传输，另一路信号利用第二通信信道传输。可以克服第一通信信道和第二通信信道各自的缺点，充分结合第一通信信道和第二通信信道各自的通信优势，将第一通信信道和第二通信信道涉及的两种不同的通信技术充分融合，形成同一目标信号分别利用两种不同信道的通信模式，目标信号传输得更可靠，利用双模通信提升通信系统的可靠性。
38.例如，当第一通信信道为无线通信信道，第二通信信道为电力线通信信道时，本发明实施例提供的信号传输方法可以发挥电力线通信能克服由建筑墙体引起的信号衰减的优势，还可以发挥无线通信组网容易且网络易扩性较好的优势。第三信号的信噪比是第一路信号的信噪比和第二路信号的信噪比之和，意味着合并后的信号质量要优于单一通信信道传输的信号质量，以此来构建更可靠的电力通信网络，更好地服务电力行业。
附图说明
39.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
40.图1示意性示出了根据本发明实施例的一种信号传输方法的流程图；
41.图2示意性示出了根据本发明实施例的另一种信号传输方法的流程图；
42.图3示意性示出了根据本发明实施例的信号传输和处理的流程图。
具体实施方式
43.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
44.需要说明，若本技术实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
45.另外，若本技术实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
46.图1示意性示出了根据本发明实施例的一种信号传输方法的流程图。如图2所示，提供了一种信号传输方法，应用于接收端，包括以下步骤：
47.步骤101，接收第一通信信道的第一路信号与第二通信信道的第二路信号，第一路信号与第二路信号包括相同的数据信息；
48.步骤102，将第一路信号和第二路信号合并成第三信号，第三信号的信噪比是第一路信号的信噪比和第二路信号的信噪比之和；
49.步骤103，获取第三信号中的数据信息。
50.上述技术方案中，接收端收到两路独立的通信信道传输的携带有相同数据信息的信号，也就是说，将目标信号分成两路含有相同信息的信号，其中一路利用第一通信信道传输，另一路信号利用第二通信信道传输。可以克服第一通信信道和第二通信信道各自的缺点，充分结合第一通信信道和第二通信信道各自的通信优势，将第一通信信道和第二通信信道涉及的两种不同的通信技术充分融合，形成同一目标信号分别利用两种不同信道的通信模式，目标信号传输得更可靠，利用双模通信提升通信系统的可靠性。
51.例如，当第一通信信道为无线通信信道，第二通信信道为电力线通信信道时，本发明实施例提供的信号传输方法可以发挥电力线通信能克服由建筑墙体引起的信号衰减的优势，还可以发挥无线通信组网容易且网络易扩性较好的优势。第三信号的信噪比是第一路信号的信噪比和第二路信号的信噪比之和，意味着合并后的信号质量要优于单一通信信道传输的信号质量，以此来构建更可靠的电力通信网络，更好地服务电力行业。
52.第一通信信道可以为无线通信信道，第二通信信道可以为电力线通信信道，第一
通信信道和第二通信信道也可以为其他类型的通信信道，对此不作限定。
53.在一实施例中，第一通信信道包括无线通信信道，第二通信信道包括电力线通信信道。
54.在一实施例中，信号传输方法还包括：
55.接收无线通信信道传输的射频信号；
56.利用射频前端13将射频信号下变频为模拟基带信号；
57.利用模数转换器14对模拟基带信号进行采样，得到第一时域离散信号；
58.将时域离散信号发送至第一正交频分复用解调器15，以对第一时域离散信号进行解调；
59.接收第一正交频分复用解调器15解调出的第一频域离散信号；
60.根据第一频域离散信号得到第一路信号。
61.在一实施例中，信号传输方法还包括：
62.接收电力线通信信道传输的电力信号，电力信号与射频信号包括相同的数据信息；
63.利用电力线通信解耦器对电力信号进行处理，以提取出宽带载波信号，宽带载波信号为模拟信号；
64.利用模数转换器14对宽带载波信号进行采样，得到第二时域离散信号；
65.将第二时域离散信号发送至第二正交频分复用解调器16中，以对第二时域离散信号进行解调；
66.接收第二正交频分复用解调器16解调出的第二频域离散信号；
67.根据第二频域离散信号得到第二路信号。
68.在一实施例中，第一正交频分复用解调器15和第二正交频分复用解调器16的解调参数是相同的，以使得第一路信号与第二路信号包括相同的数据信息。
69.图2示意性示出了根据本发明实施例的另一种信号传输方法的流程图。如图2所示，提供了另一种信号传输方法，应用于发送端，包括以下步骤：
70.步骤201，将目标信号分成射频信号和电力信号，电力信号、射频信号和目标信号包括相同的数据信息，目标信号与第三信号相关联；
71.步骤202，利用无线通信方式将射频信号发送至接收端；
72.步骤203，利用电力线载波通信方式将电力信号发送至接收端。
73.在一实施例中，利用无线通信方式将射频信号发送至接收端包括：
74.利用射频前端13对射频信号进行上变频；
75.利用无线通信方式将上变频后的射频信号发送至接收端。
76.下面以一个具体实施例来对本发明实施例提供的信号传输方法作具体说明。
77.第一通信信道为无线通信信道，第二通信信道为电力线通信信道。将电力线载波通信技术和无线通信技术作为支持智能电网的两种备选通信技术，在工程应用的过程中，将这两种通信技术融合一体，形成互补，充分发挥各自的通信技术优势，构建更具鲁棒性的通信网络。
78.电力线载波通信是以电力线为信道的通信方式，因其具有投资少、工期短、设备简单、通信安全、实时性好、距离长以及能够克服由建筑墙体引起的极大信号衰减问题，当前
正在大面积应用于电力行业集抄业务。
79.但是，由于电力线的设计初衷是用于电能传输，由此构成的电力线通信信道的特性对现有通信系统的可靠性造成了极大的挑战。电力设备繁杂，且部分电力设备不符合相关通信技术标准，接入电力网络后，会产生很多不同类型的噪声，比如：窄带脉冲噪声、与工频同步的脉冲噪声、与工频异步的脉冲噪声或随机脉冲噪声等，这些噪声加上背景噪声构成电力线通信的噪声环境，与传统无线通信信道条件下的噪声环境截然不同，以至于传统的噪声建模算法和通信信号处理算法等难以解决电力线通信系统中的问题。
80.电力线载波通信存在不可靠的问题，尤其是遇到随机窄带脉冲噪声的情况下，会导致因通信不可靠而引起抄表失败。另外，电力线载波通信是基于电力线的，因此网络的易扩性受限。
81.无线通信是以电磁波为载体进行信息传输，通信终端与网络接入站点之间的通信是利用无线空口的，因此具有较好的网络易扩性，并且组网容易。但是由于电磁波，尤其是高频电磁波，传输的过程中是走直线的，无法绕过大的建筑墙体，单面墙体对信号造成的衰减可达30db甚至更高。在电力行业，小区里家庭用户的电能计量表通常放在电表房，而电表房又处在建筑物内部，并且大部分电表房在内部电梯旁边，而变压器更是放在地下室。因此，利用网络运营商的网络难以实现小区表房和变压器等地点的数据信息采集。
82.因此，为了克服电力线载波通信技术和无线通信技术各自的缺点，同时发挥它们各自的优点，本发明实施例将这两种通信技术充分融合，形成同一信号分别走两种不同信道的通信模式，构建更可靠的电力通信网络，更好地服务电力行业。
83.本发明实施例实现两种通信技术的深度融合，可以克服各自的缺点，克服无线网络的信号易衰减以及有线网络的扩展难等问题，提升通信系统的可靠性。
84.使用单一的通信信道来进行信号传输；使用了双通道的信号传输，但是两种不同的通信信道没有实现深层次的技术融合，从物理层上基本上均是独立完成或者是通过信号选择的方式选择其中一路信号作为实际处理的信号，最终传输信号的信噪比仅为其中一路信号的信噪比，传输信号的通信质量为其中一路信号的通信质量，这样，没有充分挖掘不同信道有机融合所带来的的接收机性能提升；相比上述两种方式，本发明实施例的信号传输方法的可靠性和有效性更好。
85.本发明实施例克服上述两种方式的缺点，充分且深层次让两路信号有机整合，利用算法和系统思维来提升双模接收机的性能。图3示意性示出了根据本发明实施例的信号传输和处理的流程图，本发明实施例提供的系统融合方案可参见图3，无线通信和电力线载波通信都采用相同的ofdm参数，在接收机端采用两个独立的ofdm解调器(即第一正交频分复用解调器15和第二正交频分复用解调器16)，每一对无线通信和电力线载波通信相对应的子载波上承载着相同的数据符号。
86.图3示意性示出了根据本发明实施例的信号传输和处理的流程图，可参见图3。在发送端，经过数模转换器12(dac)之后，将一路信号(目标信号)分成两路含有相同信息的信号，其中一路发送给射频前端13进行上变频，该信号最终通过无线的方式发射出去；另一路信号发送给电力线载波耦合器，该信号通过电力线信道进行传输。
87.在接收端，对于无线通信信道，射频前端13将从空口接收到的射频信号进行下变频为模拟基带信号，利用模数转换器14对模拟基带信号进行采样，得到第一时域离散信号，
将采样后的第一时域离散信号送入第一正交频分复用解调器15中，该路ofdm解调器15输出第一频域离散信号。第一频域离散信号用x
w
(k)来表示。
88.在接收端，对于电力线通信信道，利用电力线通信解耦器提取出宽带载波信号，将提取出的模拟信号送入第二模数转换器16中进行数字量化采样，将量化后的第二时域离散信号送入第二ofdm解调器16中，该路ofdm解调器16输出第二频域离散信号。第二频域离散信号用x
p
(k)来表示。
89.为了方便本发明实施例的描述，先作两个定义：
90.定义1：无线通信链路对应的输出信号表示为：
[0091][0092]
角标w表示该通信链路为无线通信链路，l表示第l个ofdm符号块，k表示第k个子载波，表示第l个ofdm符号块的第k个子载波所对应的频域信道系数，表示第l个ofdm符号块的第k个子载波上承载的频域数据符号，表示第l个ofdm符号块的第k个子载波上附加的频域噪声。
[0093]
定义2：电力线载波通信对应的输出信号表示为：
[0094][0095]
角标p表示该通信链路是电力线载波通信链路，l表示第l个ofdm符号块，k表示第k个子载波，表示第l个ofdm符号块的第k个子载波所对应的频域信道系数，表示第l个ofdm符号块的第k个子载波上承载的频域数据符号，表示第l个ofdm符号块的第k个子载波上附加的频域噪声。
[0096]
接收端收到两路独立的通信信道(无线通信信道和电力线通信信道)传来的携带有相同信息的信号，因此分集合并可以提升通信系统的可靠性，最大比合并(maximal ratio combining，mrc)是分集合并技术中的较优选择，相对于选择合并和等增益合并，最大比合并可以获得最好的性能，进而带来更好的误码率特性。最大比合并的实现方式是通过给分集的2路不同的信号乘上一个不同的系数，关于最大比合并的具体表达式为：
[0097][0098]
其中，n
p
表示电力线载波通信噪声的方差，n
w
表示无线通信链路噪声的方差。由此可得，第三信号在第k个子载波信道上的瞬时信噪比(signal
‑
to
‑
noise ratio，snr)可以表示为：
[0099][0100]
从式(4)可以得到，利用最大比合并算法之后的信噪比是电力线载波通信的信噪比和无线通信的信噪比之和，也就是第三信号的信噪比是所述第一路信号的信噪比和所述第二路信号的信噪比之和，也即意味着最大比合并后的信号质量要优于单独的电力线载波通信的信号质量。相比获取第一路信号与第二路信号中的某一路信号的数据信息，获取第三信号中的数据信息是更可靠更有效的。
[0101]
当无线通信链路质量较差，给系统提供的贡献较小时，此时本发明实施例的链路质量略微大于单独的电力线载波通信的链路质量。在实际情况下，snr
w
(k)≥0，所以snr
mrc
(k)≥snr
p
(k)，也即表明，相比单独的电力线宽带载波通信，利用最大比合并算法可以提升通信性能。在一实施例中，可以获得2
‑
3db的性能提升。
[0102]
本发明实施例的双模通信包括以通信技术规范为标准构建的高带宽、高可靠、低时延和低成本的电力线通信网络，支持远程自动抄表和配电台区检测等多种应用场景。双模集成了电网公司拥有的无线通信专用频点(230mhz和470mhz)。本发明实施例提供的双模(电力线宽带载波通信和无线通信)接收机利用最大比合并算法提升了通信系统的可靠性。本发明实施例给传统的电力线载波通信提供了一种附加的通信通道，一旦电力线载波通信受阻，无线通信提供了一种新的可能。
[0103]
本发明实施例提供一种接收机，被配置成执行上述实施例中的任意一项的信号传输方法。
[0104]
具体地，接收机可以被配置成：
[0105]
接收第一通信信道的第一路信号与第二通信信道的第二路信号，第一路信号与第二路信号包括相同的数据信息；
[0106]
将第一路信号和第二路信号合并成第三信号，第三信号的信噪比是第一路信号的信噪比和第二路信号的信噪比之和；
[0107]
获取第三信号中的数据信息。
[0108]
在本发明实施例中，接收机被配置成：第一通信信道包括无线通信信道，第二通信信道包括电力线通信信道。
[0109]
在本发明实施例中，接收机还被配置成：
[0110]
接收无线通信信道传输的射频信号；
[0111]
利用射频前端13将射频信号下变频为模拟基带信号；
[0112]
利用模数转换器14对模拟基带信号进行采样，得到第一时域离散信号；
[0113]
将时域离散信号发送至第一正交频分复用解调器15，以对第一时域离散信号进行解调；
[0114]
接收第一正交频分复用解调器15解调出的第一频域离散信号；
[0115]
根据第一频域离散信号得到第一路信号。
[0116]
在本发明实施例中，接收机还被配置成：
[0117]
接收电力线通信信道传输的电力信号，电力信号与射频信号包括相同的数据信息；
[0118]
利用电力线通信解耦器对电力信号进行处理，以提取出宽带载波信号，宽带载波信号为模拟信号；
[0119]
利用模数转换器14对宽带载波信号进行采样，得到第二时域离散信号；
[0120]
将第二时域离散信号发送至第二正交频分复用解调器16中，以对第二时域离散信号进行解调；
[0121]
接收第二正交频分复用解调器16解调出的第二频域离散信号；
[0122]
根据第二频域离散信号得到第二路信号。
[0123]
在本发明实施例中，接收机被配置成：第一正交频分复用解调器15和第二正交频分复用解调器16的解调参数是相同的，以使得第一路信号与第二路信号包括相同的数据信息。
[0124]
本发明实施例提供一种发送机，被配置成执行上述实施例中的任意一项的另一种信号传输方法。
[0125]
具体地，发送机被配置成：
[0126]
将目标信号分成射频信号和电力信号，电力信号、射频信号和目标信号包括相同的数据信息，目标信号与第三信号相关联；
[0127]
利用无线通信方式将射频信号发送至接收端；
[0128]
利用电力线载波通信方式将电力信号发送至接收端。
[0129]
在本发明实施例中，发送机被配置成：
[0130]
利用无线通信方式将射频信号发送至接收端包括：
[0131]
利用射频前端13对射频信号进行上变频；
[0132]
利用无线通信方式将上变频后的射频信号发送至接收端。
[0133]
本发明实施例提供一种通信装置，包括上述的接收机或上述的发送机。
[0134]
本发明实施例提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的信号传输方法。
[0135]
本发明第七方面提供一种计算机产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现上述的信号传输方法。
[0136]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0137]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0138]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0139]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0140]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0141]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0142]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd
‑
rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0143]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0144]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。