【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于双模通信，具体而言，涉及一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法。
技术介绍
1、近年来,随着智能电网和物联网技术的广泛应用,对信息传输的需求不断增加。高速电力线载波通信和微功率无线通信作为两种重要的信息传输技术,在这一领域发挥着关键作用。
2、高速电力线载波通信利用既有的电力线基础设施,可以实现电力传输和信息传输的一体化,是一种经济高效的通信方式。然而,电力线环境复杂多变,存在来自各种电力设备的窄带干扰和脉冲干扰,这些干扰会严重影响信号传输质量。为了提高通信可靠性,需要对载波频率、发送功率和调制方式等参数进行动态调整。
3、与此同时,微功率无线通信以其部署灵活、覆盖广泛的特点,也在物联网、智慧城市等应用中扮演重要角色。微功率无线通信系统工作在2.4ghz和5.8ghz等免许可频段,采用wpan、wlan等技术标准。由于频率资源有限,频率复用是提高频谱利用率的关键。但频率复用会导致严重的互调干扰,需要根据实时的信道质量动态调整发送功率和调制方式,以满足可靠通信的需求。
4、因此,如何实现高速电力线载波通信和微功率无线通信的协调工作,充分利用两种通信资源,并根据环境变化动态调整通信参数,优化通信质量,是亟待解决的关键技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法，能够解决现有技术存在难以实现高速电力线载波通信和微功率无线通信的协调工作的技术问题。
2、本专利技术是
3、本专利技术提供一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法，包括以下步骤：
4、s10、设置高速电力线载波通信与微功率无线通信的初始工作参数，建立双模通信协同控制机制，所述初始工作参数包括载波频率参数、发送功率参数、调制方式参数；
5、s20、采集电力线信道中的电磁干扰信号，根据所述电磁干扰信号建立含时域权重系数的线性叠加噪声模型，所述线性叠加噪声模型包括窄带干扰项、脉冲干扰项、背景噪声项；
6、s30、基于快速傅里叶变换计算所述线性叠加噪声模型的频谱分布函数，根据频谱分布函数建立线性预测矩阵，通过最小二乘法求解所述线性预测矩阵得到噪声频谱预测结果；
7、s40、采集电力线信号的过零点时间序列，计算所述过零点时间序列的均值、标准差、相关系数，根据所述均值、标准差、相关系数构建过零点特征向量；
8、s50、根据所述噪声频谱预测结果与所述过零点特征向量，建立凸优化目标函数，采用梯度下降法求解所述凸优化目标函数得到高速电力线载波通信的最优载波频率；
9、s60、根据所述最优载波频率代入预设载波调整方程组，求解所述载波调整方程组得到高速电力线载波通信的发送功率参数与调制方式参数；
10、s70、根据预设的微功率无线通信信道的信号接收强度指标、信道繁忙度指标、误码率指标，采集微功率无线通信环境中的背景电磁噪声，构建信道质量评估矩阵；并基于线性回归建立无线信道干扰预测模型，采用递推最小二乘法更新所述无线信道干扰预测模型参数，得到频率干扰预测结果；
11、s80、根据所述信号接收强度指标、信道繁忙度指标、误码率指标与所述频率干扰预测结果，建立二次规划模型，求解所述二次规划模型得到微功率无线通信的发送功率参数与调制方式参数；
12、s90、根据预设通信质量阈值建立高速电力线载波通信与微功率无线通信的切换判决函数，基于所述切换判决函数实现双模通信切换，监控通信质量指标。
13、在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法还可以做如下改进：
14、进一步的，s10中的初始工作参数设置具体表示如下：
15、fc＝f0+δf；
16、pt＝p0+ap；
17、m＝{bpsk，qpsk，16qam，64qam}；
18、式中，fc为载波频率，初始值f0＝3mhz；δf为频率偏移量，范围为[-0.5mhz，0.5mhz]；pt为发送功率，初始值p0＝100mw；δp为功率调整量，范围为[-20mw，20mw]；m为调制方式集合。
19、s20中的线性叠加噪声模型具体表示如下：
20、
21、式中，n(t)为总噪声；n1为窄带干扰源数量；ai,fi,φi分别为第i个窄带干扰的幅度、频率和相位；n2为脉冲干扰源数量；bj,αj,tj,fj分别为第j个脉冲干扰的幅度、衰减系数、发生时刻和频率；σb为背景噪声标准差；ω(t)为高斯白噪声。
22、s30中的频谱分布函数和线性预测矩阵具体表示如下：
23、
24、式中，s(f)为噪声频谱；t为采样周期；n为采样点数；δt为采样间隔；为频谱预测值；p为预测阶数；ai为预测系数；e(k)为预测误差。
25、s40中的过零点特征向量具体表示如下：
26、
27、其中，
28、式中，μz为过零点时间均值；σz为标准差；ρz(k)为k阶自相关系数；ti为第i个过零点时刻；nz为过零点总数；为特征向量。
29、s50中的凸优化目标函数具体表示如下：
30、
31、s.t.fmin≤f≤fmax；
32、式中，fopt为最优载波频率；λ1，λ2为权重系数；fmin，fmax分别为频率下限和上限。
33、s60中的载波调整方程组具体表示如下：
34、popt＝p0·exp(-β1|fopt-f0|)；
35、mopt＝argmaxm∈m{cm·(1-β2|fopt-f0|)}；
36、式中，popt为最优发送功率；mopt为最优调制方式；β1，β2为调整系数；cm为调制方式m对应的信道容量。
37、s70中的信道质量评估矩阵和干扰预测模型具体表示如下：
38、
39、式中，q为信道质量矩阵；rssi为信号接收强度；cb为信道繁忙度；ber为误码率；ω1，ω2，ω3为权重；i(t)为t时刻的干扰强度；q为预测阶数；bi为预测系数；η(t)为预测误差。
40、s80中的二次规划模型具体表示如下：
41、minj＝xtqx+ctx；
42、s.t.ax≤b；
43、x＝[pw，mw]t；
44、式中，j为目标函数；x为决策变量向量；q为二次项系数矩阵；c为一次项系数向量；a为约束矩阵；b为约束向量；pw，mw分别为无线通信功率和调制方式。
45、s90中的切换判决函数具体表示如下：
46、d(t)＝γ1qp(t)+γ2qw(t)；
47、
48、式中，d(t)为判决函数；qp(t)，qw(t)分别为电力线和无线通信质量指标；γ1，γ2为权重系数；θ为切换阈值；mo本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述线性叠加噪声模型具体表示如下：
3.根据权利要求2所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述频谱分布函数具体表示如下：
4.根据权利要求3所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述过零点特征向量具体表示如下：
5.根据权利要求4所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述凸优化目标函数具体表示如下：
6.根据权利要求5所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述载波调整方程组具体表示如下：
7.根据权利要求6所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述信道质量评估矩阵具体表示如下：
8.根据权利要求7所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述二次规划模型具体表示如下：>
9.根据权利要求8所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述切换判决函数具体表示如下：
10.根据权利要求9所述的一种HPLC与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述切换阈值为根据经验设定或采用默认值0.69。
...【技术特征摘要】
1.一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述线性叠加噪声模型具体表示如下：
3.根据权利要求2所述的一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述频谱分布函数具体表示如下：
4.根据权利要求3所述的一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述过零点特征向量具体表示如下：
5.根据权利要求4所述的一种hplc与微功率无线双模通信频率自适应方法，其特征在于，所述凸优化目标函数具体表示如下：
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张克贺，张心，马百川，肖哲，许月朋，辛海艳，张家兴，
申请(专利权)人：青岛华烁高科新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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