一种电力线脉冲噪声动态抑制方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力线脉冲噪声动态抑制方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在工业现场环境下，常常存在各种各样的脉冲噪声，当外界的干扰发生变化时，脉 冲噪声的轻重程度也各不相同，这就要求电力线通信设备能针对不同的脉冲噪声情况采用 不同的抑制方法对噪声进行处理，以达到系统的最优性能。信号消隐和限幅方法在电力线 脉冲噪声抑制中取得了较好的效果，但是，在中度脉冲噪声环境下，如果只是简单对噪声进 行限幅操作，系统的性能将得不到最优发挥，在重量级噪声环境下，如果只是简单对噪声进 行消隐操作，大量有用的信号将会因此而丢失，系统的性能将会严重下降甚至不能工作。
[0003] 电力线通信是实现智能电网最有吸引力的技术之一，该技术的最大优点是不需要 架构昂贵的通信线路而是利用现存的电力线网络进行通信。然而，电力线网络并不是专门 用于信号传输的，最初只是为各种电力设备提供电源。因而，电力线网络充满由各种电气设 备产生的噪声。这些噪声可以分为两大类，一类是有色背景噪声，另一类是脉冲噪声，后者 是降低电力线信号传输质量的最主要因素。
[0004] 如果接收机接收到信号后不对信号中的脉冲噪声进行处理，则脉冲噪声会对接收 机的同步性能造成极大的影响，系统的比特误码率将会极大的增加，这将导致电力线通信 系统吞吐量下降甚至引起系统不能工作，所以，在接收到信号之后必须对接收信号的脉冲 噪声进行抑制处理。
[0005] 现有技术对脉冲噪声的抑制主要集中在接收机端对周期性脉冲噪声进行处理，一 类方法是在OFDM解调器之前放置消隐器或者限幅器将超过某个门限的信号置零或者限 幅，这种方法使用比较简单，实现也比较容易，但这种方法需要预先知道脉冲噪声的特性。 另一类方法是在OFDM信号解调之后对信号进行分析处理，分析每个子载波的功率大小，根 据子载波的功率大小和子载波的位置情况确定脉冲噪声的位置以及脉冲噪声的周期情况， 采用对应的滤波器对子载波进行滤波处理。该方法在用滤波器对子载波进行滤波过程中容 易产生二次失真，需要对输出结果进行补偿。
[0006] 现有技术对电力线噪声的抑制方法多种多样，它们都能在特定情况下对电力线噪 声进行抑制，但是这些方法都存在一个共同的缺点，它们都需要建立在对脉冲噪声特性已 知的基础上的进行分析，都不能根据噪声的特点对噪声进行灵活的抑制处理。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种电力线脉冲噪声动 态抑制方法和系统。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电力线脉冲噪声动态抑 制方法，包括以下步骤：
[0009] 1)调制电力线脉冲输入码流，将得到的各个OFDM符号的部分峰值进行量化、编 码，然后与OFDM符号一并输入电力线信道；
[0010] 2)接收电力线上的信号，将每个OFDM符号部分峰值信息从编码信号中恢复出来， 并计算每个OFDM符号中部分峰值信息的平均值；
[0011] 3)将每个OFDM符号的采样值与各个OFDM符号的部分峰值信息的平均值进行比 较，统计比较结果，根据比较结果判定噪声量级；
[0012] 4)根据步骤2)接收的部分峰值信息确定消隐和限幅的最优门限阀值；
[0013] 5)根据步骤3)确定的噪声量级以及步骤4)确定的门限阀值处理各个OFDM符号；
[0014] 6)将经步骤5)处理后的数据送往OFDM解调模块。
[0015] 所述步骤1)中，对各个OFDM符号的部分峰值进行量化、编码的具体实现过程如 下：
[0016] 1)找出每一个OFDM符号的最大三个峰值，采用5位二进制数据对所述峰值在设定 的电平区间内进行量化，将三个峰值进行量化，量化的分辨率r为：
【主权项】
1. 一种电力线脉冲噪声动态抑制方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 调制电力线脉冲输入码流，将得到的各个OFDM符号的部分峰值进行量化、编码，然 后与OFDM符号一并输入电力线信道； 2) 接收电力线上的信号，将每个OFDM符号部分峰值信息从编码信号中恢复出来，并计 算每个OFDM符号中部分峰值信息的平均值； 3) 将每个OFDM符号的采样值与各个OFDM符号的部分峰值信息的平均值进行比较，统 计比较结果，根据比较结果判定噪声量级； 4) 根据步骤2)接收的部分峰值信息确定消隐和限幅的最优门限阀值； 5) 根据步骤3)确定的噪声量级以及步骤4)确定的门限阀值处理各个OFDM符号； 6) 将经步骤5)处理后的数据送往OFDM解调模块。
2. 根据权利要求1所述的电力线脉冲噪声动态抑制方法，其特征在于，所述步骤1)中， 对各个OFDM符号的部分峰值进行量化、编码的具体实现过程如下： 1) 找出每一个OFDM符号的最大三个峰值，采用5位二进制数据对所述峰值在设定的电 平区间内进行量化，将三个峰值进行量化，量化的分辨率r为：
其中P_表示峰值量化的±限电平，Pmin是峰值量化的下限电平，b表示量化的二进制 位数；当峰值信号的幅度超过Pmax时，将峰值信号的幅值当成P _处理，当峰值信号的幅值 低于Pmin时，则将峰值信号当成P min处理； 2) 标记最大的三个峰值在OFDM符号中的位置，将位置信息和量化值进行编码。
3. 根据权利要求1所述的电力线脉冲噪声动态抑制方法，其特征在于，所述步骤3)中， 判定噪声量级的具体实现过程如下： 1) 接收第j个OFDM符号&?); 2) 将第j个OFDM符号的采样值巧与P peak相比较，如果r i大于P peak，则累加计数器cnt_ ni++ ; 3) 判断1^是否是第j个OFDM符号的最后一个样值点的采样值，如果不是，则令i = i+1，并转到步骤2)执行； 4) 统计第j个OFDM符号中采样值超过Ppeak的总数，用sum彦示；其中，
Pki为第j个OFDM符号的峰值信息； 5) 判断是否已完成对所有OFDM符号的采样值进行比较，如果不是，则令j = j+Ι，转到 步骤1)执行； 6) 统计所有OFDM符号中采样值超过Ppeak的概率，用Pr表示； 7) 判断Pr是否大于或等于0. 3,如果是，则将噪声判定为重量级噪声，用深度限幅方法 进行噪声抑制；否则，判断Pr是否大于0. 1且小于0. 3,如果是，则将噪声判定为中量级噪 声，用消隐方法进行噪声抑制；否则，将噪声判定为轻量级噪声，用限幅方法进行噪声抑制。
4. 根据权利要求3所述的电力线脉冲噪声动态抑制方法，其特征在于，当判定噪声是 重量级噪声时，抑制的具体方法如下：
其中，rk为某一个OFDM符号第k个样值点的采样值；T为门限估计值；Φ表示某一个 OFDM符号的相位第k个样值点的采样信号的相位；I rk I表示某一个OFDM符号第k个样值 点的采样信号的幅值； 当判定噪声是中度噪声时，抑制的具体方法如下：
当判定噪声是轻量级噪声时，抑制的具体方法如下：
5. 根据权利要求4所述的电力线脉冲噪声动态抑制方法，其特征在于，门限估计值T的 估计过程如下： 1) 接收第j个OFDM符号，找到三个峰值pkl、pk# p k3以及它们的位置信息kl，k2, k3， 将T(t)置一个初始值0 ; 2) 判断&是否大于T (t)，如果是，则将p ki置零，转到步骤3)执行； 3) 重复步骤2)，直到检测完三个峰值pkl、p k3; 4) 计算第j个OFDM符号的信噪比，用SNR(t)表示； 5) 判断T (t)的值是否已完成从0变到10,如果没有，则令t = t+Ι，转到步骤2)执行； 否则，找出t从0变到10的过程中，使得SNR(t)最大的一个T (t)，记为Ttjpti; 6) 判断是否已完成最后一个OFDM符号的处理，如果不是，则令j = j+Ι，转到步骤1) 执行；否则，将所有的！^^取平均值，记为T _，作为最优的门限估计值。
6. -种电力线脉冲噪声动态抑制系统，其特征在于，包括： IDFT模块：用于调制电力线脉冲输入码流，并将得到的各个OFDM符号的部分峰值进 行量化、编码，然后将量化、编码后的OFDM符号的部分峰值与OFDM符号一并输入电力线信 道； 峰值估计模块：用于从电力线信道上接收信号，将所述部分峰值信息从编码信号中恢 复出来，并计算每个OFDM符号中部分峰值信息的平均值； 噪声判断模块：用于将接收的每个OFDM符号的采样值与其相应的部分峰值信息的平 均值进行比较，并判定噪声量级； 消隐/限幅门限估计模块：用于根据每个OFDM符号的峰值信息估计出限幅消隐的最优 门限阀值； 自适应消隐/限幅模块：用于根据所述噪声量级对接收的OFDM符号采用不同噪声抑制 方法进行处理，处理后的数据送往OFDM解调模块。
【专利摘要】本发明公开了一种电力线脉冲噪声动态抑制方法和系统，调制电力线脉冲输入码流，将得到的各个OFDM符号的部分峰值进行量化、编码，然后与OFDM符号一并输入电力线信道；接收端接收电力线上的信号，将上述部分峰值信息从编码信号中恢复出来，计算这些峰值信息的平均值，将接收到的OFDM符号的采样值与该平均值进行比较，判定噪声量级；根据噪声量级不同使用深度限幅、限幅和消隐这三种不同的噪声抑制方法处理各个OFDM符号；三种噪声抑制方法的消隐限幅门限采用最优化阀值方法确定，处理完成后的数据送往OFDM解调模块。本发明根据脉冲噪声轻重程度的不同情况采用不同的噪声抑制方法对噪声进行处理。深度限幅的方法保留了信号的基本特征；消隐方法将检测到的脉冲噪声置零，将信号中的干扰立即清除而不影响系统的性能；限幅的方式容易实现。
【IPC分类】H04B3-54, H04L27-26
【公开号】CN104852879
【申请号】CN201510160380
【发明人】刘宏立, 谭周文, 谷志茹
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月7日