一种基于USRP的通信频率选择方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于USRP的通信频率选择方法和装置，实现了基于USRP的电网运行数据无线采集传输系统中使用的通信频率的选择。在对发射端和接收端的不同待测接收频率进行通信质量检测以及发射端和接收端互相传输选取的最优频率信息的过程中，发送信号的一端的发送频率与接收信号的另一端的接收频率始终相等，并形成简便、有效的反馈机制，有效保证可靠的无线通信连接，确保了无线通信系统可以稳定有效的运行。同时，根据发射端和接收端在各自的每一个待测接收频率下的接收信噪比SNR，有效地从多个预设的待测接收频率中选出信道状态最好的信道进行通信，提高电网运行数据无线采集传输系统的传输质量。

A Communication Frequency Selection Method and Device Based on USRP

The invention provides a communication frequency selection method and device based on USRP, and achieves the selection of communication frequency used in the wireless data acquisition and transmission system of power network operation based on USRP. In the process of detecting the communication quality of different receiving frequencies at transmitter and receiver and transmitting the selected optimal frequency information between transmitter and receiver, the transmitting frequency at one end of the transmitting signal is always equal to the receiving frequency at the other end of the receiving signal, and a simple and effective feedback mechanism is formed. Effectively ensure reliable wireless communication connection, ensure that the wireless communication system can operate stably and effectively. At the same time, according to the SNR of transmitter and receiver at each receiving frequency to be measured, the channel with the best channel state can be selected from many preset receiving frequencies to communicate effectively, so as to improve the transmission quality of wireless data acquisition and transmission system for power grid operation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于USRP的通信频率选择方法和装置
本专利技术涉及电力系统状态监测与无线通信
，特别是一种基于通用软件无线电外设USRP的通信频率选择方法和装置。
技术介绍
随着智能电网建设以及工业用电、居民用电对稳定电能的迫切需求，对电网设备运行数据的实时、准确监测日趋重要，变电站系统自动化正成为一种不可改变的趋势。然而，在电力行业变电站巡检领域，对于现有专网、公网无能力覆盖区域，人工巡检依然是主要方式。在人工巡检方式中，工作人员综合运用感官以及一些配套的检测仪器对变电设备进行以简单定性判断为主的检查，因此，该方式存在劳动强度大、检测质量分散、主观因素多等缺陷。面向传统网络无能力覆盖区域，应用智能化便携式的无线通信技术取代传统人工巡检，提高变电站巡视的灵活性和效率，具有巨大的经济价值。然而，因为无线通信技术中的通信系统是无线接入的，因此其通信是一个不可靠的连接过程，即，发射端并不知道接收端是否已经接到了自己发送的信号，这就需要引入一系列的反馈机制来确认信号是否传送成功。同时，变电站端的主要工作就是电能处理，而电流又会产生电磁波，因而变电站的运行过程会使周围的电磁环境变得十分复杂，在某一时刻在特定频率上可能会存在大量的噪声，进而影响无线通信，只有选取当前没有干扰或者干扰程度较小的频率并在此频率下进行通信才能取得较好的信号传输效果。因此，从电网设备数据检测应用针对特殊环境的实际需求角度考虑，如何有效、简便地选择发射端与接收端之间的最优通信频率并保证通信的可靠连接成为目前电力系统状态监测与无线通信中亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于通用软件无线电外设USRP的通信频率选择方法和装置。根据本专利技术实施例的一方面，提供了一种基于通用软件无线电外设USRP的通信频率选择方法，应用于USRP设备的发射端，包括：设置所述发射端的初始发送频率和初始接收频率；将第一待测频率序列和第二待测频率序列分别设置为所述发射端的待测发送频率序列和待测接收频率序列，其中所述第一待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的序列，所述第二待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的不同于所述第一待测频率序列的序列，N为大于1的整数；在所述初始接收频率下接收到来自接收端的第一频率选择控制信号，其中所述接收端发送所述第一频率选择控制信号的发送频率等于所述发射端的初始接收频率；根据所述第一频率选择控制信号，将所述发射端的接收频率从所述初始接收频率调整为所述发射端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率；在所述初始发送频率下向所述接收端发送第一频率选择反馈信号，从而所述接收端在接收频率等于所述发射端的初始发送频率的情况下接收到所述第一频率选择反馈信号后，将自身的发送频率从所述发射端的初始接收频率调整为所述接收端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率，并将自身的接收频率从所述发射端的初始发送频率调整为所述接收端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率，其中所述接收端的待测发送频率序列和待测接收频率序列分别等于所述第二待测频率序列和所述第一待测频率序列；在所述发射端的第一个待测接收频率下接收到来自所述接收端的指定数量的第二频率选择控制信号，计算在所述发射端的第一个待测接收频率下的接收信噪比SNR；根据所述第二频率选择控制信号，将所述发射端的发送频率从所述初始发送频率调整为所述发射端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率，并将所述发射端的接收频率从所述发射端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率调整为所述发射端的待测接收频率序列中的第二个待测接收频率；在所述发射端的第一个待测发送频率下向所述接收端发送第二频率选择反馈信号，从而所述接收端在自身的第一个待测接收频率下接收到指定数量的所述第二频率选择反馈信号后，计算在所述接收端的第一个待测接收频率下的接收信噪比SNR，将自身的发送频率从所述接收端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率调整为所述接收端的待测发送频率序列中的第二个待测发送频率，并将自身的接收频率从所述接收端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率调整为所述接收端的待测接收频率序列中的第二个待测接收频率；以此类推，直到在所述发射端的第N个待测接收频率下接收到来自所述接收端的指定数量的第N+1频率选择控制信号，计算在所述发射端的第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR；根据所述第N+1频率选择控制信号将所述发射端的发送频率从所述发射端的待测发送频率序列中的第N-1个待测发送频率调整为所述发射端的待测发送频率序列中的第N个待测发送频率，并将所述发射端的接收频率从所述发射端的第N个待测接收频率调整为所述初始接收频率；在所述发射端的第N个待测发送频率下向所述接收端发送第N+1频率选择反馈信号，从而所述接收端在自身的第N个待测接收频率下接收到指定数量的所述第N+1频率选择反馈信号后，计算在所述接收端的第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，并根据所述接收端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，选取所述接收端的最优接收频率；接收到来自所述接收端的包含所述接收端的最优接收频率信息的第一信号，其中所述接收端发送所述第一信号的发送频率等于所述发射端的初始接收频率；根据所述发射端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR以及所述接收端的最优接收频率信息，选取所述发射端的最优接收频率；根据所述第一信号将所述发射端的发送频率从所述发射端的第N个待测发送频率调整为所述接收端的最优接收频率，并将所述发射端的接收频率从所述初始接收频率调整为所述发射端的最优接收频率；在所述接收端的最优接收频率下向所述接收端发送包含所述发射端的最优接收频率信息的第二信号，从而所述接收端在接收频率等于所述接收端的最优接收频率的情况下接收到所述第二信号后，根据所述第二信号将自身的发送频率调整为所述发射端的最优接收频率。可选地，所述发射端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR的数量包括多个，根据所述发射端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR以及所述接收端的最优接收频率信息，选取所述发射端的最优接收频率，包括：计算所述发射端的每个待测接收频率下的SNR平均值；判断最高SNR平均值对应的待测接收频率是否等于所述接收端的最优接收频率；若否，选择所述最高SNR平均值对应的待测接收频率作为所述发射端的最优接收频率；若是，选择次高的SNR平均值对应的待测接收频率作为所述发射端的最优接收频率。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种基于通用软件无线电外设USRP的通信频率选择方法，应用于USRP设备的接收端，包括：设置所述接收端的初始发送频率和初始接收频率；将第二待测频率序列和第一待测频率序列分别设置为所述接收端的待测发送频率序列和待测接收频率序列，其中所述第一待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的序列，所述第二待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的不同于所述第一待测频率序列的序列，N为大于1的整数；在所述初始发送频率下向发射端发送第一频率选择控制信号，从而所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于通用软件无线电外设USRP的通信频率选择方法，应用于USRP设备的发射端，其特征在于，包括：设置所述发射端的初始发送频率和初始接收频率；将第一待测频率序列和第二待测频率序列分别设置为所述发射端的待测发送频率序列和待测接收频率序列，其中所述第一待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的序列，所述第二待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的不同于所述第一待测频率序列的序列，N为大于1的整数；在所述初始接收频率下接收到来自接收端的第一频率选择控制信号，其中所述接收端发送所述第一频率选择控制信号的发送频率等于所述发射端的初始接收频率；根据所述第一频率选择控制信号，将所述发射端的接收频率从所述初始接收频率调整为所述发射端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率；在所述初始发送频率下向所述接收端发送第一频率选择反馈信号，从而所述接收端在接收频率等于所述发射端的初始发送频率的情况下接收到所述第一频率选择反馈信号后，将自身的发送频率从所述发射端的初始接收频率调整为所述接收端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率，并将自身的接收频率从所述发射端的初始发送频率调整为所述接收端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率，其中所述接收端的待测发送频率序列和待测接收频率序列分别等于所述第二待测频率序列和所述第一待测频率序列；在所述发射端的第一个待测接收频率下接收到来自所述接收端的指定数量的第二频率选择控制信号，计算在所述发射端的第一个待测接收频率下的接收信噪比SNR；根据所述第二频率选择控制信号，将所述发射端的发送频率从所述初始发送频率调整为所述发射端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率，并将所述发射端的接收频率从所述发射端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率调整为所述发射端的待测接收频率序列中的第二个待测接收频率；在所述发射端的第一个待测发送频率下向所述接收端发送第二频率选择反馈信号，从而所述接收端在自身的第一个待测接收频率下接收到指定数量的所述第二频率选择反馈信号后，计算在所述接收端的第一个待测接收频率下的接收信噪比SNR，将自身的发送频率从所述接收端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率调整为所述接收端的待测发送频率序列中的第二个待测发送频率，并将自身的接收频率从所述接收端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率调整为所述接收端的待测接收频率序列中的第二个待测接收频率；以此类推，直到在所述发射端的第N个待测接收频率下接收到来自所述接收端的指定数量的第N+1频率选择控制信号，计算在所述发射端的第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR；根据所述第N+1频率选择控制信号将所述发射端的发送频率从所述发射端的待测发送频率序列中的第N‑1个待测发送频率调整为所述发射端的待测发送频率序列中的第N个待测发送频率，并将所述发射端的接收频率从所述发射端的第N个待测接收频率调整为所述初始接收频率；在所述发射端的第N个待测发送频率下向所述接收端发送第N+1频率选择反馈信号，从而所述接收端在自身的第N个待测接收频率下接收到指定数量的所述第N+1频率选择反馈信号后，计算在所述接收端的第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，并根据所述接收端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，选取所述接收端的最优接收频率；接收到来自所述接收端的包含所述接收端的最优接收频率信息的第一信号，其中所述接收端发送所述第一信号的发送频率等于所述发射端的初始接收频率；根据所述发射端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR以及所述接收端的最优接收频率信息，选取所述发射端的最优接收频率；根据所述第一信号将所述发射端的发送频率从所述发射端的第N个待测发送频率调整为所述接收端的最优接收频率，并将所述发射端的接收频率从所述初始接收频率调整为所述发射端的最优接收频率；在所述接收端的最优接收频率下向所述接收端发送包含所述发射端的最优接收频率信息的第二信号，从而所述接收端在接收频率等于所述接收端的最优接收频率的情况下接收到所述第二信号后，根据所述第二信号将自身的发送频率调整为所述发射端的最优接收频率。...

【技术特征摘要】
1.一种基于通用软件无线电外设USRP的通信频率选择方法，应用于USRP设备的发射端，其特征在于，包括：设置所述发射端的初始发送频率和初始接收频率；将第一待测频率序列和第二待测频率序列分别设置为所述发射端的待测发送频率序列和待测接收频率序列，其中所述第一待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的序列，所述第二待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的不同于所述第一待测频率序列的序列，N为大于1的整数；在所述初始接收频率下接收到来自接收端的第一频率选择控制信号，其中所述接收端发送所述第一频率选择控制信号的发送频率等于所述发射端的初始接收频率；根据所述第一频率选择控制信号，将所述发射端的接收频率从所述初始接收频率调整为所述发射端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率；在所述初始发送频率下向所述接收端发送第一频率选择反馈信号，从而所述接收端在接收频率等于所述发射端的初始发送频率的情况下接收到所述第一频率选择反馈信号后，将自身的发送频率从所述发射端的初始接收频率调整为所述接收端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率，并将自身的接收频率从所述发射端的初始发送频率调整为所述接收端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率，其中所述接收端的待测发送频率序列和待测接收频率序列分别等于所述第二待测频率序列和所述第一待测频率序列；在所述发射端的第一个待测接收频率下接收到来自所述接收端的指定数量的第二频率选择控制信号，计算在所述发射端的第一个待测接收频率下的接收信噪比SNR；根据所述第二频率选择控制信号，将所述发射端的发送频率从所述初始发送频率调整为所述发射端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率，并将所述发射端的接收频率从所述发射端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率调整为所述发射端的待测接收频率序列中的第二个待测接收频率；在所述发射端的第一个待测发送频率下向所述接收端发送第二频率选择反馈信号，从而所述接收端在自身的第一个待测接收频率下接收到指定数量的所述第二频率选择反馈信号后，计算在所述接收端的第一个待测接收频率下的接收信噪比SNR，将自身的发送频率从所述接收端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率调整为所述接收端的待测发送频率序列中的第二个待测发送频率，并将自身的接收频率从所述接收端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率调整为所述接收端的待测接收频率序列中的第二个待测接收频率；以此类推，直到在所述发射端的第N个待测接收频率下接收到来自所述接收端的指定数量的第N+1频率选择控制信号，计算在所述发射端的第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR；根据所述第N+1频率选择控制信号将所述发射端的发送频率从所述发射端的待测发送频率序列中的第N-1个待测发送频率调整为所述发射端的待测发送频率序列中的第N个待测发送频率，并将所述发射端的接收频率从所述发射端的第N个待测接收频率调整为所述初始接收频率；在所述发射端的第N个待测发送频率下向所述接收端发送第N+1频率选择反馈信号，从而所述接收端在自身的第N个待测接收频率下接收到指定数量的所述第N+1频率选择反馈信号后，计算在所述接收端的第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，并根据所述接收端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，选取所述接收端的最优接收频率；接收到来自所述接收端的包含所述接收端的最优接收频率信息的第一信号，其中所述接收端发送所述第一信号的发送频率等于所述发射端的初始接收频率；根据所述发射端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR以及所述接收端的最优接收频率信息，选取所述发射端的最优接收频率；根据所述第一信号将所述发射端的发送频率从所述发射端的第N个待测发送频率调整为所述接收端的最优接收频率，并将所述发射端的接收频率从所述初始接收频率调整为所述发射端的最优接收频率；在所述接收端的最优接收频率下向所述接收端发送包含所述发射端的最优接收频率信息的第二信号，从而所述接收端在接收频率等于所述接收端的最优接收频率的情况下接收到所述第二信号后，根据所述第二信号将自身的发送频率调整为所述发射端的最优接收频率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR的数量包括多个，根据所述发射端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR以及所述接收端的最优接收频率信息，选取所述发射端的最优接收频率，包括：计算所述发射端的每个待测接收频率下的SNR平均值；判断最高SNR平均值对应的待测接收频率是否等于所述接收端的最优接收频率；若否，选择所述最高SNR平均值对应的待测接收频率作为所述发射端的最优接收频率；若是，选择次高的SNR平均值对应的待测接收频率作为所述发射端的最优接收频率。3.一种基于通用软件无线电外设USRP的通信频率选择方法，应用于USRP设备的接收端，其特征在于，包括：设置所述接收端的初始发送频率和初始接收频率；将第二待测频率序列和第一待测频率序列分别设置为所述接收端的待测发送频率序列和待测接收频率序列，其中所述第一待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的序列，所述第二待测频率序列是通过选取所述发射端和接收端的可通信范围内的N个待测频率生成的不同于所述第一待测频率序列的序列，N为大于1的整数；在所述初始发送频率下向发射端发送第一频率选择控制信号，从而所述发射端在接收频率等于所述接收端的初始发送频率的情况下接收到所述第一频率选择控制信号时，将自身的接收频率从所述接收端的初始发送频率调整为所述发射端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率，其中所述发射端的待测接收频率序列等于所述第二待测频率序列；在所述初始接收频率下接收到来自所述发射端的第一频率选择反馈信号，其中所述发射端发送所述第一频率选择反馈信号的发送频率等于所述接收端的初始接收频率；根据所述第一频率选择反馈信号将所述接收端的发送频率从所述初始发送频率调整为所述接收端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率，并将所述接收端的接收频率从所述初始接收频率调整为所述接收端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率；在所述接收端的第一个待测发送频率下向所述发射端发送第二频率选择控制信号，从而所述发射端在自身的第一个待测接收频率下接收到指定数量的所述第二频率选择控制信号后，计算在所述发射端的第一个待测接收频率下的接收信噪比SNR，根据所述第二频率选择控制信号将自身的发送频率从所述接收端的初始接收频率调整为所述发射端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率，并将自身的接收频率从所述发射端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率调整为所述发射端的待测接收频率序列中的第二个待测接收频率，其中所述发射端的待测发送频率序列等于所述第一待测频率序列；在所述接收端的第一个待测接收频率下接收到来自所述发射端的指定数量的第二频率选择反馈信号，计算在所述接收端的第一个待测接收频率下的接收信噪比SNR；根据所述第二频率选择反馈信号将所述接收端的发送频率从所述接收端的待测发送频率序列中的第一个待测发送频率调整为所述接收端的待测发送频率序列中的第二个待测发送频率，并将所述接收端的接收频率从所述接收端的待测接收频率序列中的第一个待测接收频率调整为所述接收端的待测接收频率序列中的第二个待测接收频率；以此类推，直到在所述接收端的第N个待测发送频率下向所述发射端发送第N+1频率选择控制信号，从而所述发射端在自身的第N个待测接收频率下接收到指定数量的所述第N+1频率选择控制信号后，计算在所述发射端的第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，根据所述第N+1频率选择控制信号将自身的发送频率从所述发射端的待测发送频率序列中的第N-1个待测发送频率调整为所述发射端的待测发送频率序列中的第N个待测发送频率；在所述接收端的第N个待测接收频率下接收到来自所述发射端的指定数量的第N+1频率选择反馈信号，计算在所述接收端的第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR；根据所述接收端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，选取所述接收端的最优接收频率；判断所述接收端的最优接收频率是否满足指定通信要求；若否，向用户反馈当前信道质量不能满足通信要求的信息，终止与所述发射端的通信；若是，将所述接收端的接收频率从所述接收端的第N个待测接收频率调整为所述接收端的最优接收频率，并将所述接收端的发送频率从所述接收端的第N个待测发送频率调整为所述初始发送频率；在所述初始发送频率下向所述发射端发送包含所述接收端的最优接收频率信息的第一信号，从而所述发射端在接收频率等于所述接收端的初始发送频率的情况下接收到所述第一信号后，进行自身的最优接收频率的选取，并根据所述第一信号将自身的发送频率调整为所述接收端的最优接收频率；在所述接收端的最优接收频率下接收到来自所述发射端的包含所述发射端的最优接收频率信息的第二信号；根据所述第二信号将所述接收端的发送频率从所述初始发送频率调整为所述发射端的最优接收频率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR的数量包括多个，根据所述接收端的第一个至第N个待测接收频率下的接收信噪比SNR，选取所述接收端的最优接收频率，包括：计算所述接收端的每个待测接收频率下的SNR平均值，选择最高SNR平均值对应的待测接收频率作为所述接收端的最优接收频率。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，判断所述接收端的最优接收频率是否满足指定通信要求，包括：判断所述接收端的最优接收频率对应的SNR平均值是否大于或等于指定SNR阈值。6.一种基于通用软件无线电外设USRP的通信频率选择装置，应用于USRP设备的发射端，其特征在于，包括：频率调整模块，适于设置所述发射端的初始发送频率和初始接收频率；序列设置模块，适于将第一待测频率序列和第二待测频率序列分别设置为所述发射端的待测发...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟斌，李晓帆，张莎，高晖，林达宜，谢海宁，周健，罗裬，
申请(专利权)人：深圳无线电检测技术研究院，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：广东,44