CN102347811A - 一种电力线通信信道脉冲噪声检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种电力线通信信道脉冲噪声检测方法，包括步骤：S1，对电力线通信信道噪声进行采样；S2，将连续采样的点分段；S3，计算各段的绝对值均值；S4，计算各段的绝对方差均值比；S5，计算绝对方差均值比的均值；S6，比较绝对方差均值比和均值；如果其中一段的绝对方差均值比的值大于均值，则转到步骤S7；否则，转到步骤S8；S7，判断该段内的噪声数据幅值是否超过预设的噪声门限；如果是超过，则判定该段出现一次脉冲噪声；否则，则判定该段未出现脉冲噪声；判断比较是否结束；如果是，则结束返回；否则，转到步骤S6继续比较。其提高了对脉冲噪声的识别准确度。

Description

一种电力线通信信道脉冲噪声检测方法

技术领域

本发明涉及一种通信噪声检测技术领域，特别是，具体涉及一种电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法。

背景技术

电力线通信(Power Line Communication，PLC)是以电力线作为通信媒介的一种通信方式。PLC技术早在六十多年前就应用在输电线路上，用于发电厂及变电站的调度指挥通信，但很长时间以来，其并不是一种理想的通信介质，然而随着技术的不断进步，特别是调制技术及微电子技术的发展，使得PLC的实用化成为可能。

随着技术的进步，PLC技术被利用以低压配电线路传输高速数据、语音、图像等多媒体业务信号，应用于家庭国际互联网(Internet)“宽带”接入和家电智能化联网控制，即高速数据PLC。

但是，如何进一步提高在PLC的通信性能，实现高速、可靠的长距离通信，依赖于对通信信道特性的准确把握，所以，对PLC的研究具有重要意义。

信道仿真研究是PLC研究的重要方面，即利用各种软件、硬件工具搭建仿真平台，来模拟实际中的PLC信道特性，研究人员可以借助仿真平台完成大部分的实验，而不用到户外等实际场景下，从而提高研究效率。

由于电力线网络并不是专为高频信号传输而设计的，因此电力线网络呈现出较多、较强的不利于高频信号传输的因素。PLC信道从而表现出非高斯、非平稳和非白噪的特性。

在PLC通信所有不利因素之中，脉冲噪声是其中存在广泛、强度较大且对PLC通信系统性能影响强烈的一个；同时脉冲噪声也是PLC通信信道有别于其他通信系统信道的重要特征，是造成PLC信道非高斯(Gauss)、非平稳和非白噪特性的主要原因，因此，信道中的脉冲噪声特性是PLC窄带信道仿真平台的一个重要参数，如何检测信道中的脉冲噪声特性，是进行PLC信道仿真前的主要工作。

现有技术中的一种PLC信道脉冲噪声检测方法，是设置一个噪声门限值，当采样幅值大于该噪声门限时，则认为是脉冲噪声。这种方法的缺陷是，当信道中的背景噪声比较大时，很难将背景噪声和脉冲噪声区分开，并且噪声门限值的设置将很大程度影响检测结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法，其提高了对脉冲噪声的识别准确度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电力线通信信道脉冲噪声检测方法，包括如下步骤：

步骤S1，对电力线通信信道噪声进行采样，得到N个采样点d_i；i＝0，1，2，...，N-1；

步骤S2，将连续采样的N点分成N/M段，每段M点；

其中，N为M的整数倍，并且M值得选择确保两个独立脉冲之间的时间间隔超出一段数据对应的时间长度；

步骤S3，计算各段的绝对值均值；

步骤S4，计算各段的绝对方差均值比；

步骤S5，计算N/M段绝对方差均值比的均值；

步骤S6，比较第j段绝对方差均值比和N/M段绝对方差均值比的均值；

如果其中一段W_j的绝对方差均值比值大于N/M段绝对方差均值比的均值，则转到步骤S7；否则，转到步骤S8；

其中，j＝0，1，2...(N/M)-1；

步骤S7，判断该段W_j内的噪声数据幅值是否超过预设的噪声门限；如果是超过，则判定该段W_j出现一次脉冲噪声；否则，则判定该段W_j未出现脉冲噪声；

步骤S8，判断比较是否结束，即j是否等于(N/M)-1；如果是，则结束返回；否则，转到步骤S6继续比较；

较优地，步骤S8中，当判断比较结束，即j＝(N/M)-1后，还包括如下步骤：

步骤S9，判断比较结果，如果相邻两段均有脉冲，则认为这两段时间中包含一个脉宽较长的脉冲，结束返回。

较优地，所述步骤S7还包括下列步骤：

步骤S71，如果连续多段W_j的判定出现脉冲噪声，则判定连续多段W_j对应的时间内出现一个宽度较长的脉冲噪声。

本发明的有益效果：本发明的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法，通过利用绝对方差均值比和噪声门限两个参数来判定脉冲噪声，提高了对脉冲噪声的识别准确度。

附图说明

图1为本发明实施例的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法流程图；

图2是本发明实施例的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法工作过程示意图；

图3为图2中的举例脉冲检测的时域波形图；

图4为图3脉冲检测的结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合各个附图，依次对本发明的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法的具体实施方法做进一步详细描述。

如图1所示，本发明实施例的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法，包括如下步骤：

步骤S1，对电力线通信信道噪声进行采样，得到N个采样点d_i；i＝0，1，2，...，N-1。

较佳地，其中，所述对电力线通信信道噪声进行采样的采样频率f_s足够大，使得采样过程满足尼奎斯特(Nyquist)采样定理的要求。

步骤S2，将连续采样的N点分成N/M段，每段M点；其中，N为M的整数倍，并且M值得选择确保两个独立脉冲之间的时间间隔超出一段数据对应的时间长度。

作为一种可实施方式，PLC脉冲分为独立脉冲和突发两类，本发明实施例中，选择M值使得M/f_s大于一个独立脉冲的持续时间，小于两个独立脉冲之间的时间间隔，便可使M值选择确保两个独立脉冲之间的时间间隔超出一段数据对应的时间长度。

步骤S3，计算各段的绝对值均值：

j＝0，1，2...(N/M)-1，k＝0，1，2，...M-1。

步骤S4，计算各段的绝对方差均值比： ${\mathrm{segment}\_\mathrm{ratio}}_j=\frac{\sqrt{\frac{1}{M}\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\right|d_{\mathrm{jM}+k}|-\stackrel{\‾}{d_j})}^2}}{\stackrel{\‾}{d_j}},$ j＝0，1，2...(N/M)-1，k＝0，1，2，...M-1；其中segment_ratio_j称为“绝对方差均值比”。

步骤S5，计算N/M段绝对方差均值比segment_ratio_j的均值 $\stackrel{\‾}{\mathrm{segment}\_\mathrm{ratio}}=\frac{M}{N}\underset{j=0}{\overset{(N/M)-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{segment}\_{\mathrm{ratio}}_j,$ j＝0，1，2...(N/M)-1。

步骤S6，比较第j(其中，j＝0，1，2...(N/M)-1)段绝对方差均值比segment_ratio_j和N/M段绝对方差均值比的均值

如果其中一段W_j的绝对方差均值比segment_ratio_j值大于N/M段绝对方差均值比的均值

则转到步骤S7；否则，转到步骤S8；

步骤S7，判断该段W_j内的噪声数据幅值是否超过预设的噪声门限impulse_level；如果是超过，则判定该段W_j出现一次脉冲噪声；否则，则判定该段W_j未出现脉冲噪声；

较佳地，所述步骤S7还包括下列步骤：

步骤S71，如果连续多段W_j的判定出现脉冲噪声，则判定连续多段W_j对应的时间内出现一个宽度较长的脉冲噪声。

步骤S8，判断比较是否结束，即j是否等于(N/M)-1；如果是，则结束返回；否则，转到步骤S6继续比较。

较佳地，步骤S8中，当判断比较结束，即j＝(N/M)-1后，还包括如下步骤：

步骤S9，根据比较结果判断，如果相邻两段均有脉冲，则认为这两段时间中包含一个脉宽较长的脉冲。

下列举例说明本发明的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法的过程。

以采样频率f_s预设为5MHz；预设M值选取2500点；预设采样点数N选取300,000点；噪声门限预设(impulse_level)为0.1V。

如图2所示，采用数据采集卡(如RBH8273)采集PLC信道噪声数据，将数据导入到本发明的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法中进行运算，实现对脉冲噪声检测。

图3为本例中脉冲检测的时域波形图，横轴为时间(单位s)，纵轴为脉冲电压(单位V)；

图4为脉冲检测的结果示意图。

本发明实施例的电力线通信(PLC)信道脉冲噪声检测方法，其通过对信道采样点进行分段、取绝对值、求取绝对值均值方差比等判定脉冲噪声，提高了对脉冲噪声的识别准确度。

最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (6)

1.一种电力线通信信道脉冲噪声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，对电力线通信信道噪声进行采样，得到N个采样点d_i；i＝0，1，2，...，N-1；

步骤S2，将连续采样的N点分成N/M段，每段M点；

其中，N为M的整数倍，并且M值得选择确保两个独立脉冲之间的时间间隔超出一段数据对应的时间长度；

步骤S3，计算各段的绝对值均值；

步骤S4，计算各段的绝对方差均值比；

步骤S5，计算N/M段绝对方差均值比的均值；

步骤S6，比较第j段绝对方差均值比和N/M段绝对方差均值比的均值；

如果其中一段W_j的绝对方差均值比值大于N/M段绝对方差均值比的均值，则转到步骤S7；否则，转到步骤S8；

其中，j＝0，1，2...(N/M)-1；

步骤S7，判断该段W_j内的噪声数据幅值是否超过预设的噪声门限；如果是超过，则判定该段W_j出现一次脉冲噪声；否则，则判定该段W_j未出现脉冲噪声；

步骤S8，判断比较是否结束，即j是否等于(N/M)-1；如果是，则结束返回；否则，转到步骤S6继续比较。

2.根据权利要求1所述的电力线通信信道脉冲噪声检测方法，其特征在于，所述步骤S8，当判断比较结束，还包括如下步骤：

步骤S9，判断比较结果，如果相邻两段均有脉冲，则认为这两段时间中包含一个脉宽较长的脉冲，结束返回。

3.根据权利要求2所述的电力线通信信道脉冲噪声检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述对电力线通信信道噪声进行采样的采样频率f_s足够大，使得采样过程满足尼奎斯特采样定理的要求。

4.根据权利要求2所述的电力线通信信道脉冲噪声检测方法，其特征在于，选择M值使得M/f_s大于一个独立脉冲的持续时间，小于两个独立脉冲之间的时间间隔，便可使M值选择确保两个独立脉冲之间的时间间隔超出一段数据对应的时间长度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电力线通信信道脉冲噪声检测方法，其特征在于，所述步骤S3中：

计算各段的绝对均值，为：j＝0，1，2...(N/M)-1，k＝0，1，2，...M-1；

步骤S4中，计算各段的绝对方差均值比为： ${\mathrm{segment}\_\mathrm{ratio}}_j=\frac{\sqrt{\frac{1}{M}\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\right|d_{\mathrm{jM}+k}|-\stackrel{\‾}{d_j})}^2}}{\stackrel{\‾}{d_j}},$ j＝0，1，2...(N/M)-1，k＝0，1，2，...M-1；

步骤S5中，计算N/M段绝对方差均值比segment_ratio_j的均值，为： $\stackrel{\‾}{\mathrm{segment}\_\mathrm{ratio}}=\frac{M}{N}\underset{j=0}{\overset{(N/M)-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{segment}\_{\mathrm{ratio}}_j,$ j＝0，1，2...(N/M)-1。

6.根据权利要求5所述的电力线通信信道脉冲噪声检测方法，其特征在于，所述步骤S7还包括下列步骤：

步骤S71，如果连续多段W_j的判定出现脉冲噪声，则判定连续多段W_j对应的时间内出现一个宽度较长的脉冲噪声。

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