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专利号: 2015100762118
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于WIMAX的电网通讯网络,其包括WIMAX信号发出端、用户终端和电力线,其特征在于,其还包括中央处理单元、第一信号测试单元、第二信号测试单元、信号调整单元和信号修正单元,其中,所述中央处理单元内设置有所述第一信号测试单元和第二信号测试单元比对的第一基准信号及其比对参照的阀值,并向所述信号调整单元和信号修正单元发送控制指令;

所述第一信号测试单元,其接收所述WIMAX信号发出端发送的需求信号并对其进行采样检测,其在连续的N0个周期内选取每个周期的波峰值为采样点,间隔时间T0采样一次,选取M0次,判定M0次选取的采样峰值信息是否在所述中央处理单元预先设置的阀值K0-K1之间,将比对结果发送至所述中央处理单元和信号调整单元内进行处理;

所述信号调整单元,其接受所述中央处理单元的控制指令,在所述需求信号不能满足要求时,对所述信号发出端发出的信号进行调整后发送至所述信号发出端;

所述第二信号测试单元,其接收所述电力线上的数据信号,经还原处理后进行采样及检测,判断采样峰值信息是否在所述中央处理单元预先设置的阀值K3~K4之间,并将比对结果分别传输至所述中央处理单元和信号修正单元;

所述信号修正单元,其接受所述中央处理单元的控制指令,在所述需求信号不能满足要求时,对接收自第二信号处理单元的需求信号进行修正,其每间隔N1个周期,在第N1+1个周期内选取X个取样点,连续选取M1次,并且预设一阀值K2(K2>0),若任一连续的上升沿或下降沿的中间X-2个取样点的值在-K2~K2,则M1组X-2个取样点的值修正为需求信号波形的极值;

其中,信号修正单元包括一修正模块,修正模块包括分光器、转换单元、开关单元和均衡模块,其中所述分光器将光信号分为两路,分别传输给转换单元和开关单元,所述转换单元将光信号转换为电流信号或电压信号,根据设定阈值判断光功率是否过载并存储光功率值,若功率过载并持续时间T,则向输出反馈信号,调整输出功率,开关单元暂时断开;若电流信号或电压信号没有达到设定阈值,则开关单元闭合,光信号传输到均衡模块;

所述均衡模块包括一光电转换模块、一滤波模块、一放大模块和一判决模块,其中所述光电转换模块将接收到的光信号转化成电信号,电信号经过滤波模块滤去干扰信号,经过放大模块将信号放大的需要的强度,判决模块对信号均衡,根据判决公式对电信号进行判决,矫正信号传输过程中产生的干扰。

2.根据权利要求1所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,所述的判决模块根据判决公式判决,判决公式:

上述公式中uk为在WIMAX信号发出端1输入信号序列xk的均值,yk为在判决模块接收到的序列,σ2为噪声的方差,则恢复出的最有可能序列可有上述公式计算得出。

3.根据权利要求1所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,所述第一信号测试单元包括一信号采集模块和一第一控制模块,其中,所述信号采集模块,用以还原得到所述需求信号,其包括一耦合模块、一检波模块、一滤波模块、一放大增益模块和一信号传输端口;

所述第一控制模块,其包括一第一处理单元、一第一延迟模块和一第一接口单元,所述第一处理单元,其获取所述中央处理单元预设的阀值K0和K1,并获取峰值采样信息,并参照该阀值K0和K1对所述需求信号进行比对;

所述第一延迟模块,其接收所述第一处理单元输出的峰值采样信息,延迟一时间T1后,发送至所述第一处理单元。

4.根据权利要求3所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,信号修正单元还包括一第三处理单元、一第三延迟模块和一修正电路,其中,所述第三处理单元,用以获取所述第二信号测试单元中的接收信号波形的M1组取样信息,每组包含X个取样点;

所述第三延迟模块包括X-2个依序串接的延迟器,其分别与所述第三处理单元的输出端连接,接收到所述取样点后延迟一预设时间T2后输出;

比较模块内设置有X-2个比较器,每一比较器分别与各延迟器连接。

5.根据权利要求3所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,所述中央处理单元内存储有阀值K0、K1、K2、K3和K4,其中,K0、K1、K3和K4满足公式(2)的函数关系式,式中,α和β为修正系数,其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定,γ0为基准失真度,其大小由系统传输性能决定。

6.根据权利要求3所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,所述的WIMAX信号发出端中包括加密模块,所述加密模块包括一密钥产生模块、一管理模块和一变换模块,其中,密钥产生模块产生一随机密钥key并存储在管理模块中;所述变换模块,对消息帧中data1或data2即信息部分和密钥key分别进行移位变换,所述变换模块,对移位变换后的消息部分和密钥部分进行乘积变换,并对乘积变换结果进行移位变换,得到加密后的消息帧中data1或data2即信息部分;

所述变换模块,对管理单元存储的初始密钥K_known和密钥key分别进行移位变换,对移位变换后的管理单元存储的初始密钥K_known和密钥部分进行乘积变换,并对乘积变换结果进行移位变换,得到加密后的密钥key。

7.根据权利要求6所述的基于WIMAX的电网通讯网络,其特征在于,在每个用户终端中都包括以解密模块,包括一验证模块、一管理模块和一逆变换模块,其中,验证模块对信息进行CRC校验和配对信息验证;

所述逆变换模块,首先使用管理模块存储的初始密钥k_known对密钥key解密,所述逆变换模块,对消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行反移位变换,对移位变换后的消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行逆乘积变换,对乘积变换结果进行反移位变换,得到密钥key。

8.一种基于WIMAX的电网通讯方法,其特征在于,具体过程为,

步骤a,中央处理单元获取所需信号信息并设定一阀值,信号发出端生成所需信号,发送至第一信号测试单元,所述第一信号测试单元内的信号采集模块对生成信号进行采样及放大处理;

步骤b,所述第一信号测试单元内的第一控制模块在连续的N0个周期内选取每个周期的波峰值为采样点,间隔时间T0采样一次,采样M0次,将该生成信号的峰值信息与所述中央处理单元存储的第一基准信号及预设阀值K0、K1进行比对;

步骤c,所述第一控制模块将上述步骤b中的峰值信息比对结果发送至所述中央处理单元,若该峰值在阀值K0-K1之间,则所述中央处理单元通知所述信号发出端向电力线发送需求信号,若峰值不在阀值K0-K1之间,则向信号调整单元发出调整发送信号的指令;

步骤d,所述信号调整单元调制一加载信号后,由所述信号发出端重新发送至第一信号测试单元,并在所述中央处理单元内记录该调整信息;

步骤e,所述信号发出端的发射信息满足需求时,通过所述电力线发送所述需求信号;

步骤f,第二信号测试单元接收所述需求信号后进行峰值信息采样,并按照中央处理单元内的设定阀值K3和K4进行判断,若该峰值在阀值K3~K4之间,则所述中央处理单元通知向用户终端发送所述需求信号,若峰值不在阀值K3~K4之间,则向所述信号修正单元发出调整发送信号的指令;

步骤g,所述信号修正单元对所述需求信号进行修正,经所述第二信号测试单元测试符合要求后发送至用户终端,并在所述中央处理单元内记录该修正信息;

其中,所述的信号修正单元的信号修正过程,具体为:

步骤a61,所述信号调整单元内的第三处理单元每间隔N1个周期,在第N1+1个周期内选取X个取样点,连续选取M次,并获取阀值K2(K2>0);

步骤a62,第三延迟模块内的X-2个依序串接的延迟器接收所述第三处理单元的X个取样点信息,延迟一时间T2后输出;

步骤a63,比较模块内的X-2个比较器分别接收所有延迟器的取样点信号值;

步骤a64,所述比较模块内的X-2个比较器判断信号波形中连续的上升沿或下降沿的中间[(X-2)/2]个取样点信号值是否都在阀值-K2~K2的范围内;若在其范围内,则执行步骤a65,所述比较模块向所述修正模块发送一触发信号;若不在其范围内,则跳转至步骤a61;

步骤a66,所述修正模块发送一触发信号,所述修正模块输出修正后的信号,并传输至所述第二信号测试单元。

9.根据权利要求8所述的基于WIMAX的电网通讯方法,其特征在于,所述的信号调整单元的信号调整过程,具体为:步骤a41,所述信号调整单元获取所述需求信号与阀值K0和K1的差值;

步骤a42,所述信号调整单元根据该差值信号产生一加载信号,传输至所述信号发出端;

步骤a43,所述信号发出端根据该加载信号调解成一调整信号,并与上述需求信号合成为新的需求信号;

步骤a44,所述信号发出端重新向所述第一信号测试单元发送该新的需求信号,判断该信号是否符合判断条件,执行上述步骤c。