電力線(xiàn)通信信道突發(fā)脈沖噪聲的抑制裝置及其抑制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力線(xiàn)通信信道突發(fā)脈沖噪聲的抑制裝置及其抑制方法，所述的裝置包括傅立葉變換模塊、掩蔽子載波選擇模塊和壓縮感知估計(jì)模塊。本發(fā)明基于壓縮感知的電力線(xiàn)信道突發(fā)脈沖噪聲抑制原理，首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到其頻域信號(hào)；然后進(jìn)行掩蔽子載波選擇，得到僅含有背景噪聲和突發(fā)脈沖噪聲的子載波；接著用基于壓縮感知的信號(hào)恢復(fù)方法，估計(jì)出電力線(xiàn)信道中的突發(fā)脈沖噪聲；最后從接收信號(hào)中減去脈沖噪聲，得到消噪后的信號(hào)。本發(fā)明根據(jù)電力線(xiàn)信道中突發(fā)脈沖噪聲具有稀疏性的特點(diǎn)，應(yīng)用OFDM掩蔽子載波選擇和壓縮感知技術(shù)，可明顯提高噪聲抑制效果，且能有效地保留突發(fā)脈沖干擾位置處的信號(hào)信息。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電力線(xiàn)通信信道突發(fā)脈沖噪聲的抑制裝置及其抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種突發(fā)脈沖噪聲抑制技術(shù)，特別是一種電力線(xiàn)通信信道突發(fā)脈沖噪聲的抑制裝置及其抑制方法。
【背景技術(shù)】[0002]電力線(xiàn)通信(Power Line Communication, PLC)是指以低壓電力配電線(xiàn)為傳輸介質(zhì)，利用電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，它具有不用重新布線(xiàn)、覆蓋范圍廣、成本低等特點(diǎn)。低壓配電網(wǎng)主要用于傳輸交流電，在最初設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)考慮用它進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其通信信道噪聲較強(qiáng)，對(duì)電力線(xiàn)通信的性能影響很大。
[0003]低壓電力線(xiàn)信道中含有復(fù)雜的多種噪聲，這些噪聲主要分為五類(lèi)，具體分類(lèi)如下:
[0004]1、有色背景噪聲，這是電力線(xiàn)信道普遍存在的一種噪聲。它主要由熱噪聲和負(fù)載諧波疊加而成。其功率譜密度(Power Spectrum Density, PSD)較小，隨時(shí)間變化緩慢,且隨著頻率的增加，功率譜密度逐漸減小。
[0005]2、窄帶噪聲，它由若干調(diào)幅正弦波疊加而成，主要由中短波廣播電臺(tái)所產(chǎn)生，通常其干擾持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，但功率譜密度很低。
[0006]3、與電網(wǎng)工頻異步的周期脈沖噪聲，它的功率譜密度較低，主要由開(kāi)關(guān)電源通斷、電視接收機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器進(jìn)行圖像場(chǎng)掃描顯示時(shí)產(chǎn)生。
[0007]4、與電網(wǎng)工頻同步的周期脈沖噪聲，通常周期為50Hz或100Hz。它持續(xù)時(shí)間很短，其功率譜密度隨頻率增大而降低。
[0008]5、異步突發(fā)脈沖噪聲，主要由接入電力配電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)通斷或電網(wǎng)切換造成，其持續(xù)時(shí)間很短，但功率譜強(qiáng)度很大，通常比背景噪聲高50dB以上，這對(duì)電力線(xiàn)通信影響很大。
[0009]上述1-3類(lèi)噪聲屬于慢變?cè)肼?，通常在幾分鐘甚至幾小時(shí)都保持相對(duì)穩(wěn)定，所以將這三類(lèi)噪聲稱(chēng)為“有色背景噪聲”。而4-5類(lèi)噪聲變化快、幅度大，因此將它們稱(chēng)為“突發(fā)脈沖噪聲”。
[0010]突發(fā)脈沖噪聲對(duì)電力線(xiàn)通信性能影響很大。為了保證電力線(xiàn)通信系統(tǒng)的性能，在進(jìn)行信道估計(jì)、信道均衡等處理之前，必須用噪聲抑制方法，對(duì)突發(fā)脈沖噪聲進(jìn)行處理。
[0011]Zhidkov S.在文獻(xiàn)〈〈Analysis and comparison of several simple impulsivenoise mitigation schemes for OFDM receivers)) [IEEE Trans, on Communications,2008,56(1):5-9]中針對(duì)電力線(xiàn)信道突發(fā)脈沖噪聲，提出一種非線(xiàn)性限幅(Non-LinearClipping, NLC)方法,該方法的基本原理如下:
[0012]設(shè)Sk為發(fā)送信號(hào)，Uk為信道中的噪聲，則接收端含噪信號(hào)為rk = sk+uk。首先計(jì)算接收信號(hào)rk的絕對(duì)值，得到|rk|，然后利用非線(xiàn)性限幅技術(shù)進(jìn)行限幅操作，得到去除突發(fā)脈沖噪聲后的信號(hào)弋，即
【權(quán)利要求】
1.一種電力線(xiàn)通信信道突發(fā)脈沖噪聲抑制裝置，其特征在于:包括傅立葉變換模塊、掩蔽子載波選擇模塊和壓縮感知估計(jì)模塊；所述的傅立葉變換模塊的輸入信號(hào)為含有突發(fā)脈沖噪聲的信道接收端信號(hào)，其輸出端與掩蔽子載波選擇模塊的輸入端連接；掩蔽子載波選擇模塊的輸出端與壓縮感知估計(jì)模塊的輸入端連接；壓縮感知估計(jì)模塊的輸出端與信道接收端信號(hào)相減后，得到去噪聲后的信號(hào)。
2.一種電力線(xiàn)通信信道突發(fā)脈沖噪聲的抑制裝置的抑制方法，其特征在于:包括以下步驟: A、接收信號(hào)變換 設(shè)x(n)為信道發(fā)送端的信號(hào)，y (η)為信道接收端信號(hào)，則有 y(n) = x(n)?h(ti) I w(n)(I)
w (n) =b (η) +i (η) 其中，表示卷積運(yùn)算，h(η)為信道的單位沖激響應(yīng)，w(n)為信道噪聲，b(n)為有色背景噪聲，i (η)為突發(fā)脈沖噪聲； 設(shè)信道的單位沖激響應(yīng)h (η)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，信道接收端信號(hào)y (η)的長(zhǎng)度為N，將式(I)寫(xiě)成矩陣形式，得到
【文檔編號(hào)】H04B3/54GK103457638SQ201310412023
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】陳喆, 殷福亮, 趙亮 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)