CN101179283A - 脉冲噪声的检测及抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对接收的数字信号中的脉冲噪声干扰的检测以及进行抑制的方法。现有方法只能对付突发时间较短的脉冲噪声，对于突发持续时间较长的脉冲噪声干扰往往很难抑制。本发明是首先利用接收信号的功率和幅度通过时域平滑滤波获得平均功率和平均幅度，据此产生各种不同检测方法的检测阈值和限幅阈值；然后用多种方法检测出脉冲噪声发生的位置和类型；最后根据检测到脉冲噪声所用的方法采用不同的限幅阈值进行脉冲噪声抑制。本发明方法可以从接收信号中检测出脉冲噪声发生的位置，判断脉冲噪声的类型，根据类型选择不同的抑制方式，可以抑制各种类型的脉冲噪声，进行有效的抑制。

Description

脉冲噪声的检测及抑制方法

技术领域

本发明属于数字信号传输领域，特别涉及一种对接收的数字信号中的脉冲噪声干扰的检测以及进行抑制的方法。

背景技术

在数字信号传输系统中，脉冲噪声干扰是影响传输性能的关键因素之一，它会引起系统出现突发错误，甚至导致传输中断。脉冲噪声的主要特点是突发的、干扰幅度大、持续时间短。从频谱上观察，脉冲噪声通常有较宽的频谱。脉冲噪声主要来自各种电气干扰、雷电干扰、电火花干扰、汽车发动机点火干扰等。现有技术是利用数据判决反馈时域抵消脉冲噪声。但由于传输信道的复杂性，只能对付突发时间较短的脉冲噪声，对于突发持续时间较长的脉冲噪声干扰往往很难抑制。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的脉冲噪声的检测和抑制方法中的不足，提供一种新的脉冲噪声检测和抑制方法。

本发明的方法包括：首先利用接收信号的功率和幅度通过时域平滑滤波的方式分别获得平均功率p和平均幅度α，将脉冲噪声的检测窗口设定为长、中、短窗和单点，对应的窗口长度分别为512、128、32和1；根据平均功率设定对应不同类型脉冲噪声的功率检测阈值T_C，对于单点信号功率T_C＝X·P，对于中窗信号功率T_C＝Y·P，对于长窗信号功率T_C＝Z·P，42≥X＞Y＞Z≥1.5，将每个窗口的功率检测阈值T_C分别设定为高阈值T_ch、中阈值T_cm、低阈值T_cl，T_ch＞T_cm＞T_cl；根据平均幅度设定对应不同类型脉冲噪声的大幅度个数检测阈值T_D，7≤T_D≤39，将每个窗口的大幅度个数检测阈值T_D分别设定为高阈值T_dh、中阈值T_dm、低阈值T_dl，T_dh＞T_dm＞T_dl；根据平均幅度设定对应不同类型脉冲噪声的限幅阈值T_L，T_L＝K·α，0≤K≤1.5，将不同类型脉冲噪声的限幅阈值分别设定为高阈值T_lh、中阈值T_lm、低阈值T_ll，T_lh＞T_lm＞T_ll。

然后利用功率检测阈值T_C和大幅度个数检测阈值T_D从接收到的数字信号中检测出脉冲噪声发生的位置和类型，检测方法包括窗口功率检测法和窗口内大幅度计数检测法；

窗口功率检测法首先统计数字信号在长、中窗和单点中的平均功率

，通过平均功率

与对应窗口的功率检测阈值T_C比较来判断该窗中有无脉冲噪声，如果 $\stackrel{\‾}{p}>T_C$ ，则判定该窗口中存在脉冲噪声。选择不同长度的窗口是为了检测不同突发时间长度的脉冲噪声，不同长度窗口对应的功率检测阈值独立取值，每种长度的功率检测阈值又分高阈值、中阈值、低阈值。

窗口内大幅度计数检测法是用来检测脉冲噪声能量集中分布在少数采样点的方法，选择不同长度的窗口是为了检测不同突发时间长度的脉冲噪声。首先统计长、中、短窗的窗口长度内大于幅度阈值T_α的采样点个数，T_α＝n·α(n≥2.5)，通过采样点个数N与大幅度个数检测阈值T_D比较来判断窗口中有无脉冲噪声，如果N＞T_D，则判定该窗口中存在脉冲噪声。

最后根据检测到的脉冲噪声的类型在检测出脉冲噪声发生的位置采用对应的限幅阈值对接收到的数字信号进行限幅，抑制脉冲噪声。

限幅的方法：根据窗口功率检测法和窗口内大幅度计数检测法所满足的功率检测阈值T_C和大幅度个数检测阈值T_D的高低程度选择不同的限幅阈值T_L，对接收信号幅度是否大于限幅阈值T_L进行判断，如果接收信号幅度大于限幅阈值T_L，则对接收到的数字信号进行限幅。

脉冲噪声检测的逻辑设计如下：任意检测器大于高阈值则马上认为是脉冲噪声，进入噪声状态。如果处于噪声状态时任意检测器大于低阈值就认为是脉冲噪声，延续噪声状态并判定对应的窗口区域为脉冲噪声区域。如果处在噪声状态，在设定时间内没有检测到噪声，则退出噪声状态。

本发明方法可以从接收信号中检测出脉冲噪声发生的位置，判断脉冲噪声的类型，根据类型选择不同的抑制方式，可以抑制各种类型的脉冲噪声，进行有效的抑制，从而降低了脉冲噪声对数字信号接收性能的破坏。

附图说明

图1为本发明方法的框图；

图2为图1中噪声检测方法的框图；

图3为图1中噪声抑制方法的框图。

具体实施方式

该方法的实现框图如图1所示，图中两个虚线框部分是用接收信号计算出平均功率和平均幅度。各种不同的脉冲噪声检测阈值和限幅阈值均是以平均功率和平均幅度为基准的。

图2给出了脉冲噪声检测的功能框图，本实例中脉冲噪声的检测窗口长度选为512、128、32(分别为长、中、短窗)。脉冲噪声检测逻辑一共有6个检测器(即长、中窗、单点功率检测器和长、中、短窗大幅度计数检测器，单点检测是窗长度为1的特殊形式)，每个检测器设置高阈值、中阈值、低阈值，阈值计算模块需要提供一共18个阈值，如下表：

	高阈值Tch	中阈值Tcm	低阈值Tcl
				单点功率	42p	36p	31p
中窗功率	2.5p	2.375p	2.25P
				长窗功率	1.75p	1.625p	1.5p

	高阈值Tdh	中阈值Tdm	低阈值Tdl
				短窗大幅度计数	9	8	7
中窗大幅度计数	17	15	14
				长窗大幅度计数	39	35	32

脉冲噪声检测的逻辑设计如下：任意检测器大于高阈值则马上认为是脉冲噪声，进入噪声状态。如果处于噪声状态时任意检测器大于低阈值就认为是脉冲噪声，延续噪声状态并判定对应的窗口区域为脉冲噪声区域。如果处在噪声状态，在约220ms内没有检测到噪声，则退出噪声状态。图3为根据噪声检测结果对信号进行噪声抑制的示意图，首先根据检测到噪声所用的方法和所满足的检测阈值高低程度选择不同的限幅阈值，给限幅数据给出对应的限幅指示。若存在多个检测器检测到脉冲噪声，则根据限幅值最小的检测器对信号进行抑制。同时对数据幅度是否大于扩展限幅阈值进行判断，根据判断结果给出大幅度指示值。将限幅后的数据送入延迟线，延迟线长度选为128，将限幅指示和大幅度指示分别送入对应数据位置的延迟线；然后实现前后向扩展限幅，如果某数据对应有限幅指示，则在它前后L点内寻找有大幅度指示的数据，将其限幅，同时设置该点的限幅指示，并以这个点作为中心，搜索其前后L点，如此不断，L的值选定位12。

Claims (1)

1.脉冲噪声的检测及抑制方法，其特征在于该方法的具体步骤是：

(1)首先利用接收信号的功率和幅度通过时域平滑滤波的方式分别获得平均功率p和平均幅度α，将脉冲噪声的检测窗口设定为长、中、短窗和单点，对应的窗口长度分别为512、128、32和1；

根据平均功率设定对应不同类型脉冲噪声的功率检测阈值T_C，对于单点信号功率T_C＝X·P，对于中窗信号功率T_C＝Y·P，对于长窗信号功率T_C＝Z·P，42≥X＞Y＞Z≥1.5，将每个窗口的功率检测阈值T_C分别设定为高阈值T_ch、中阈值T_cm、低阈值T_cl，T_ch＞T_cm＞T_cl；

根据平均幅度设定对应不同类型脉冲噪声的大幅度个数检测阈值T_D，7≤T_D≤39，将每个窗口的大幅度个数检测阈值T_D分别设定为高阈值T_dh、中阈值T_dm、低阈值T_dl，T_dh＞T_dm＞T_dl；

根据平均幅度设定对应不同类型脉冲噪声的限幅阈值T_L，T_L＝K·α，0≤K≤1.5，将不同类型脉冲噪声的限幅阈值分别设定为高阈值T_lh、中阈值T_lm、低阈值T_ll，T_lh＞T_lm＞T_ll；

(2)然后利用功率检测阈值T_C和大幅度个数检测阈值T_D从接收到的数字信号中检测出脉冲噪声发生的位置和类型，检测方法包括窗口功率检测法和窗口内大幅度计数检测法；

窗口功率检测法：首先统计数字信号在长、中窗和单点中的平均功率

，通过平均功率

与对应窗口的功率检测阈值T_C比较来判断该窗中有无脉冲噪声，如果 $\stackrel{\‾}{p}>T_C$ ，则判定该窗口中存在脉冲噪声；窗口内大幅度计数检测法：首先统计长、中、短窗的窗口长度内大于幅度阈值T_α的采样点个数，T_α＝n·α，n≥2.5，通过采样点个数与大幅度个数检测阈值T_D比较来判断窗口中有无脉冲噪声。

(3)最后根据检测到的脉冲噪声的类型在检测出脉冲噪声发生的位置采用对应的限幅阈值对接收到的数字信号进行限幅，抑制脉冲噪声；限幅的方法：根据窗口功率检测法和窗口内大幅度计数检测法所满足的功率检测阈值T_C和大幅度个数检测阈值T_D的高低程度选择不同的限幅阈值T_L，对接收信号幅度是否大于限幅阈值T_L进行判断，如果接收信号幅度大于限幅阈值T_L，则对接收到的数字信号进行限幅。

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