[发明专利]一种电力线通信系统的物理层通信方法及设备

说明书

本发明公开了一种电力线通信系统的物理层通信方法，包括每次发射信号前测试合法接收端当前的信道矩阵；根据信道矩阵确定功率分配矩阵；根据功率分配矩阵计算发射预编码矩阵的最优解以及人工噪声编码矩阵的最优解；根据发射预编码矩阵的最优解对有用信号进行编码得到编码发射信号，根据人工噪声编码矩阵的最优解对人工噪声进行编码得到编码人工噪声；根据功率分配矩阵对编码发射信号以及编码人工噪声进行功率分配并构造发射信号，以便根据发射信号进行通信。编码矩阵随信道矩阵不断变化，窃取者无从下手，提高了电力线通信系统的安全性。本发明还公开了一种电力线通信系统的物理层通信设备，具有如上物理层通信方法相同的有益效果。

技术领域

本发明涉及电力线通信领域，特别是涉及一种电力线通信系统的物理层通信方法，本发明还涉及一种电力线通信系统的物理层通信设备。

背景技术

在电力输送基础设施上进行通信被称为电力线通信。电力线通信利用现有电力线进行高速数据传输，可极大节省成本和时间。由于电力线通信系统本质上是一个广播通信系统，其中的信息流被共享于用户间的通信网中，这意味着发射机发射的信号能够被所有的接收机获得。换句话说，如果不对通信过程采取有效的保护措施，信息流将很容易被窃听，存在隐私泄露的风险，甚至会导致大规模电力故障。基于这种情形，如何确保信息的安全可靠传输就变得尤其重要。

传统的电力线通信一般可采用两种主要方式进行实现：第一种是在ISO(文件传输访问和管理协议)/OSI(Open System Interconnection，开放式系统互联)系统上层编码实现；第二种是利用物理信道信息在物理层上实现。两种通信方式都采用固定的加密算法对信号进行加密，很容易被破解，信息容易被窃取，电力线通信系统的安全性较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力线通信系统的物理层通信方法，提高了电力线通信系统的安全性；本发明的另一目的是提供一种电力线通信系统的物理层通信设备，提高了电力线通信系统的安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力线通信系统的物理层通信方法，包括：

每次发射信号前测试合法接收端当前的信道矩阵；

根据所述信道矩阵确定功率分配矩阵；

根据所述功率分配矩阵计算发射预编码矩阵的最优解以及人工噪声编码矩阵的最优解；

根据所述发射预编码矩阵的最优解对有用信号进行编码得到编码发射信号，根据所述人工噪声编码矩阵的最优解对人工噪声进行编码得到编码人工噪声；

根据所述功率分配矩阵对所述编码发射信号以及所述编码人工噪声进行功率分配并构造发射信号，以便根据所述发射信号进行通信。

优选地，所述根据所述信道矩阵确定功率分配矩阵具体为：

根据所述信道矩阵确定所述合法接收端的接收信号估计值；

计算所述接收信号估计值的均方差；

根据所述均方差计算出所述功率分配矩阵。

优选地，所述接收信号估计值为：

其中，为所述接收信号估计值，H_b为所述信道矩阵，R_b为所述合法接收端的接收解码矩阵，n_b为所述合法接收端的零均值复高斯噪声，T为发射预编码矩阵，Γ为人工噪声编码矩阵，s为有用信号，z为人工噪声矢量；

则所述计算所述接收信号估计值的均方差具体为：