一种基于双模异构网络的低压线路通信方法与流程

本发明涉及通信系统优化的，尤其涉及一种基于双模异构网络的低压线路通信方法。

背景技术：

1、在现代通信技术中，低压线路通信(hplc)和无线通信(hrf)已经广泛应用于智能电网、家庭自动化和工业控制领域，hplc技术利用电力线作为通信媒介，实现了电力和通信的双重功能，具有无需额外布线、覆盖范围广的优点；然而，hplc信道的复杂性和干扰性限制了其在高数据速率应用中的表现，另一方面，无线通信技术，如wi-fi、zigbee，在灵活性和安装便利性方面具有显著优势，但在电磁干扰环境中容易受到影响。

2、近年来，双模异构网络的概念逐渐兴起，通过集成hplc和hrf技术，旨在结合两者的优势，提升通信系统的整体性能，多输入多输出(mimo)技术作为一种提高数据传输速率和系统容量的先进方法，已在无线通信领域得到广泛应用，尤其是在5g和未来网络中，其有效利用空间资源的能力对提升信道容量具有重要意义。

3、尽管双模异构网络在理论上具有融合hplc和hrf优点的潜力，但在实际应用中仍面临诸多挑战；首先，hplc和hrf子网的信道特性显著不同，如何有效集成这两种异构网络仍是一个难题，目前的技术多集中于静态配置，缺乏对信道状态的动态响应能力，导致系统在应对复杂和多变的信道环境时表现不佳；其次，现有mimo天线阵列的设计往往未充分考虑功耗问题，导致在低压线路通信应用中难以实现长期高效运行；此外，传统的信号处理和调制方法在动态适应性上有所欠缺，难以实时调整以应对快速变化的信道状况，这限制了系统的性能优化；最后，边缘计算技术在低压线路通信中的应用仍处于初级阶段，现有系统大多未能充分利用边缘计算的潜力来提高数据处理和信息传输效率。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：利用信道探测设备采集电力线载波通信子网和无线通信子网的信道特征数据、各天线单元的功耗数据和效率参数，确定最优天线阵列布局，得到低功耗mimo天线阵列；

4、在所述电力线载波通信子网和所述无线通信子网中分别部署所述低功耗mimo天线阵列；

5、利用信道状态信息分析算法对部署的所述低功耗mimo天线阵列进行优化；

6、结合自适应信号处理与调制机制，根据优化结果动态调整信号调制参数；

7、再在低压线路通信节点部署边缘计算单元，优化数据处理和信息传输效率。

8、作为本发明所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法的一种优选方案，采集所述信道特征数据，包括：

9、

10、

11、其中，hplc(t)为电力线载波通信信道响应，hrf(t)为无线通信信道响应，αi为电力线载波通信信道路径增益，βj为无线通信信道路径增益，θi为电力线载波通信信道相位，为无线通信信道相位，τi为电力线载波通信信道路径时延，τj为无线通信信道路径时延。

12、作为本发明所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法的一种优选方案，采集各天线单元的功耗数据和效率参数，包括：

13、

14、其中，ηarray为天线阵列的平均功率效率，ηk为第k个天线单元的功率效率。

15、作为本发明所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法的一种优选方案，确定最优天线阵列布局，包括：

16、

17、其中，popt为优化后的总功耗，pk为第k个天线的功耗，snrtarget为目标信噪比，γ为信噪比阈值。

18、作为本发明所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法的一种优选方案，部署所述低功耗mimo天线阵列，包括：

19、根据信道特征和天线单元的功耗数据和效率参数，获知天线阵列的最小间距、阵列形状；

20、结合相位阵列技术，优化波束形成，得到部署好的所述低功耗mimo天线阵列。

21、作为本发明所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法的一种优选方案，优化波束形成，包括：

22、

23、其中，为最优相位控制值，ek为电场强度，θk为入射角。

24、作为本发明所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法的一种优选方案，利用信道状态信息分析算法对部署的所述低功耗mimo天线阵列进行优化，包括：

25、

26、其中，为优化目标函数的值，t为优化时间周期，n为天线单元总数，hplc(τi)为hplc信道响应函数，hrf(φi)为hrf信道响应函数，ω为信道频率范围，δ为信号衰减系数，pcons为天线担忧的功率消耗，inoise为噪声干扰强度，itotal为总信号强度，η为功耗的衰减系数。

27、作为本发明所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法的一种优选方案，部署边缘计算单元，包括：

28、根据每个边缘计算单元的处理能力和功耗，分析低压线路通信节点的数据负载特性；

29、在关键节点设置冗余计算单元，以增强容错性；

30、利用高效数据压缩算法，减少传输数据量；

31、实时监控所述边缘计算单元的性能和数据传输状态，动态调整计算资源和传输带宽。

32、本发明的有益效果：本发明方法通过利用信道探测设备收集hplc和hrf子网的信道特性数据，以及各天线单元的功耗和效率参数，本发明可以确定最优的低功耗mimo天线阵列布局，这不仅提升了系统的信号覆盖范围和抗干扰能力，还显著降低了能耗；此外，本发明结合自适应信号处理与调制机制，能够根据实时信道状态分析动态调整信号调制参数，从而增强系统的动态响应能力，通过在低压线路通信节点部署边缘计算单元，进一步优化了数据处理和信息传输效率，提升了整体系统性能和稳定性。

技术特征：

1.一种基于双模异构网络的低压线路通信方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法，其特征在于，采集所述信道特征数据，包括：

3.根据权利要求1所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法，其特征在于，采集各天线单元的功耗数据和效率参数，包括：

4.根据权利要求1所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法，其特征在于，确定最优天线阵列布局，包括：

5.根据权利要求1所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法，其特征在于，部署所述低功耗mimo天线阵列，包括：

6.根据权利要求5所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法，其特征在于，优化波束形成，包括：

7.根据权利要求1所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法，其特征在于，利用信道状态信息分析算法对部署的所述低功耗mimo天线阵列进行优化，包括：

8.根据权利要求1所述的基于双模异构网络的低压线路通信方法，其特征在于，部署边缘计算单元，包括：

技术总结本发明公开了一种基于双模异构网络的低压线路通信方法，包括：利用信道探测设备采集电力线载波通信子网和无线通信子网的信道特征数据、各天线单元的功耗数据和效率参数，确定最优天线阵列布局，得到低功耗MIMO天线阵列；在电力线载波通信子网和无线通信子网中分别部署低功耗MIMO天线阵列；利用信道状态信息分析算法对部署的低功耗MIMO天线阵列进行优化；结合自适应信号处理与调制机制，根据优化结果动态调整信号调制参数；再在低压线路通信节点部署边缘计算单元，优化数据处理和信息传输效率。本发明提升了系统的信号覆盖范围和抗干扰能力，降低了能耗，优化了数据处理和信息传输效率，提升了整体系统性能和稳定性。技术研发人员：戴立海,周健宁受保护的技术使用者：南京万形电气有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29