[发明专利]一种用于工业现场通信的自适应带宽调整的方法

说明书

本发明公开了一种用于工业现场通信的自适应带宽调整的方法，属于通信技术领域，包括以下步骤：①进入循环通信的前期准备，②进入循环通信后利用高斯过程回归算法估计当前带宽并预测预扩频带宽两者对应的信道增益矩阵，③获取当前接收端速率v并比较，④比较信道增益矩阵H均值，⑤不满足步骤3或4中的任一情况时进行循环检测，⑥满足步骤3或4中的任一情况时进一步判断预扩频带宽对应的信道增益矩阵之后进行带宽调整。本发明结合基于智能算法的信道估计算法得到较准确的信道估计结果并加以评估，同时结合当前接收端的有效数据传输速率v，根据指定通信系统有效传输速率V动态地调整带宽大小，在满足通信速率要求的情况下节约了通信资源成本。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是一种用于工业现场通信的自适应带宽调整的方法。

背景技术

工业物联网(IIoT)和工业4.0等大趋势正在推动工业自动化和智能工厂方面有线连接的新标准。随着工业现场的通信场景拓展，例如智联工业物联网对音视频信息的传输量有了较大的速率要求，传统的485或者CAN通信系统不再满足需求，而基于双线的OFDM通信系统作为一种高效利用通讯频段的多载波传输方案，能够很好的对抗频率选择性衰落和窄带宽干扰，并且能提高传输速率，因此在工业通信场景下有很强的适用性。

由于工业现场环境的复杂性，存在各种干扰噪声，这些干扰分量各自集中在特定频率段，当这些干扰耦合到通信总线后，会对工业通信系统产生较大影响，例如：增大通信时延或降低传输速率。

在工业通信系统中，若需要保证网络中各通信设备的吞吐量稳定，则需要保证总线总量不低于一定的速率，传统的方法需留出大量的带宽裕度以应对信道环境的突变；而在此情况下固定采用远大于通信需求的带宽则会造成计算、功耗等资源成本浪费。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种用于工业现场通信的自适应带宽调整的方法，旨在满足指定通信速率的情况下，结合智能算法的信道估计方法进行通信带宽自适应调整，以确保通信系统的有效速率不低于指定速率，采用自适应带宽调整方法达到节约通信资源成本的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于工业现场通信的自适应带宽调整的方法，包括以下步骤：

步骤1：首先确定工业场景下设备间保持正常通信的最低有效传输速率，记为目标速率V；首次布局通信设备时，根据通信目标速率V选定适当的初始通信带宽B，使用带宽为B的OFDM系统进行初步通信；根据接收端有效传输速率v结合目标速率V调整带宽B，若此时vV，则在带宽B的基础上增加大小为ΔB的带宽，当首次测得v≧V时，利用信道估计算法获得当前信道增益矩阵的均值Hy作为参考阈值，之后进入循环通信；

步骤2：开始循环通信后，利用高斯过程回归算法拟合求取当前通信信道的信道增益矩阵H并预测长度为a×B的预扩频带宽所对应信道的信道增益矩阵H2，其中0a1；

步骤3：获取当前接收端速率v，并比较当前速率v是否小于b×V，其中b≧1；

步骤4：比较信道增益矩阵H均值是否小于c×Hy，其中c≧1；

步骤5：若不满足步骤3或步骤4中的任一情况，则保持当前通信，返回步骤2进行循环检测；

步骤6：若满足步骤3或步骤4中的任一情况，则进一步判断步骤2中得到的信道增益矩阵H2是否小于c×Hy，若不满足，则在原先的带宽B之上增加大小为B1＝a×B的带宽；若满足，则在原先的带宽B之上增加大小为B2＝d×B的带宽，其中b＞a；之后返回步骤2进行循环检测。