电力线载波通信系统脉冲噪声抑制方法

本发明属于电力线数据通信领域，涉及一种用于电力线载波通信系统(plc)的脉冲干扰检测与抑制方法。

背景技术：

1、在当今多数据通信系统并存的情形下，经常会出现互相干扰的情形。电力线载波(plc)系统相对于其他通信系统而言，脉冲噪声出现较为频繁且对带内各子载波上的有用数据影响较大。

2、从测试标准角度考虑，所谓脉冲干扰是指间歇性的高斯噪声，在有干扰的时间区间内，具有连续的特性，该高斯噪声可以将信号淹没。受高斯噪声干扰的那部分信号，在时域上变现为一块突起或大信号幅度密集。

3、目前，大多数脉冲噪声抑制的算法是在时域上采用非线性方法进行处理，基本思想是利用脉冲噪声瞬时幅度远大于正常信号的特征，把超过一定幅度门限的数据认为是存在脉冲噪声，然后把存在脉冲噪声位置的数据置零或限幅。但幅度门限的选取多基于经验，并且很少能自动设置和调节。

4、此外，还有一些基于统计模型的方法，用类似稳态马尔科夫过程或者线性预测模型等的数学工具来描述信号或者脉冲噪声，这些方法实现复杂度高，并且对信号特征有一定要求，通常情况下不适合工程应用。

5、因此，亟需一种实现简单且不需要依赖经验选取幅度门限的电力线载波通信系统脉冲噪声抑制方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电力线载波通信系统脉冲噪声抑制方法，旨在接收端解调数据前抑制脉冲噪声对接收数据的影响，该方法实现简单且不需要依赖经验选取幅度门限。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种电力线载波通信系统脉冲噪声抑制方法，具体包括以下步骤：

4、s1：参数适配：在接收端将接收信号输入参数适配模块，通过滑动窗的方式为脉冲噪声检测模块和脉冲噪声抑制模块适配条件参数，即检测参数(1个)和噪声抑制参数(2个)；

5、s2：脉冲噪声检测：将接收到的数据按块输入脉冲噪声检测模块，得到检测数据块的峰值，并将该峰值与适配的检测参数比较，判断有无脉冲噪声；

6、s3：脉冲噪声抑制：通过迭代的方式不断找出每段接收数据的最大值及其位置，并将最大值及其相邻区间内的数据置零，最后再对高于某一阈值(噪声抑制参数中的限幅阈值peakinwin)的数据限幅以达到抑制脉冲噪声的作用。

7、进一步，步骤s1中，参数适配具体包括以下步骤：

8、s11：假设len(len<1024，建议值为100)为滑动窗长，step(建议值为60)为滑动步长；

9、s12：将接收到的时域信号y(n)按ofdm信号的fft点数进行分块，将第一块数据传入参数适配模块；

10、s13：先从第一位开始计算第1个窗数据的均值m(1)，再从第(step+1)位开始计算第2个窗数据的均值m(2)；

11、s14：比较m(1)和m(2)，并取较小的均值作为临时均值meantemp，同时记录下meantemp对应窗的数据tempdata；

12、s15：依次向后每滑动step位计算当前窗数据的m(n)；若m(n)<meantemp，则将meantemp的值更新为m(n)，并更新meantemp对应的tempdata；

13、s16：当最后一次比较结束后，求出tempdata的峰值peakinwin1、伪峰值ppeak和伪均方比tempmeansqu；

14、s17：将后续2个数据块也传入参数适配模块得到峰值peakinwin2、peakinwin3；并找出peakinwin1、peakinwin2、peakinwin3中的最大值peakinwin；

15、s18：将ppeak输入脉冲噪声检测模块，tempmeansqu和peakinwin输入脉冲噪声抑制模块。

16、进一步，步骤s16中，伪峰值ppeak的计算公式为：ppeak＝peakinwin+meantemp。

17、进一步，步骤s16中，伪均方比tempmeansqu的计算公式为：

18、

19、

20、

21、其中，σ2为tempdata的方差，(l+r)为脉冲噪声抑制模块每次置零区间长度，建议l＝6,r＝25。

22、进一步，步骤s2具体包括以下步骤：

23、s21：将接收到的信号按数据块依次输入脉冲噪声检测模块；

24、s22：将伪峰值ppeak与当前数据块的峰值bpeak比较大小，以此为依据来判断该数据块中是否存在脉冲噪声；

25、s23：若检测到脉冲噪声，将该数据块传入脉冲噪声抑制模块；若未检测到脉冲噪声，直接将该数据块传入后续信号处理模块。

26、进一步，步骤s3具体包括以下步骤：

27、s31：首先找出接收到的每块数据块的峰值bpeak以及峰值出现的位置bpeak_index；

28、s32：将峰值及其相邻区间[bpeak_index-l,bpeak_index+r]的数据置零；

29、s33：求出剩余数据的均方比meansqu；

30、s34：若meansqu<tempmeansqu，表明该数据块中受脉冲噪声影响的数据还未完全抑制，应继续重复步骤s31～s33，直到meansqu>tempmeansqu时停止迭代；

31、s35：若迭代未超过三次，直接将迭代处理后的数据块直接传入系统后续处理模块；若迭代次数超过三次，则需要将迭代处理后的数据块恢复为最后三次迭代前的数据，并在缩小最后三次置零区间后重新进行最后三次的噪声置零处理；

32、s36：将peakinwin作为阈值对重新置零后的数据块进行限幅处理，得到脉冲噪声抑制后的数据并传入系统后续处理模块。

33、本发明的有益效果在于：本发明主要处理在时域进行，通过滑动窗的方式自适应脉冲噪声检测模块和脉冲噪声抑制模块的条件参数，采用迭代的对噪声区间置零的方式进行脉冲噪声抑制，使得本发明方法对脉冲噪声波形特征不敏感，且实现简单。

34、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种电力线载波通信系统脉冲噪声抑制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脉冲噪声抑制方法，其特征在于，步骤s1中，参数适配具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的脉冲噪声抑制方法，其特征在于，步骤s16中，伪峰值ppeak的计算公式为：ppeak＝peakinwin+meantemp。

4.根据权利要求2所述的脉冲噪声抑制方法，其特征在于，步骤s16中，伪均方比tempmeansqu的计算公式为：

5.根据权利要求2所述的脉冲噪声抑制方法，其特征在于，步骤s2具体包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的脉冲噪声抑制方法，其特征在于，步骤s3具体包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种电力线载波通信系统脉冲噪声抑制方法，属于电力线数据通信领域。该方法包括：S1：参数适配：在接收端将接收信号输入参数适配模块，通过滑动窗的方式为脉冲噪声检测模块和脉冲噪声抑制模块适配条件参数，即检测参数和噪声抑制参数；S2：脉冲噪声检测：将接收到的数据按块输入脉冲噪声检测模块，得到检测数据块的峰值，并将该峰值与适配的检测参数比较，判断有无脉冲噪声；S3：脉冲噪声抑制：通过迭代的方式不断找出每段接收数据的最大值及其位置，并将最大值及其相邻区间内的数据置零，最后再对高于某一阈值的数据限幅以达到抑制脉冲噪声的作用。本发明方法实现简单，且不需要依赖经验选取幅度门限。

技术研发人员：毛翔宇,谭景戈,申敏,陈威
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14