CN104468443A - 一种电力线通信系统窄带干扰除去装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够适用于电力线通信系统，除去窄带干扰，提高接收机效率的装置及方法，本发明公开了一种窄带干扰除去装置，包括：检测模块，配置成接收电力线上的信号，以及对所述信号中的多个子频带信号进行数据处理；所述检测模块还包括：陷波滤波器组装置，配置成对所述多个子频带信号进行下变频，以及对所述多个下变频信号进行陷波，以及对所述多个陷波后信号进行上变频。

Description

一种电力线通信系统窄带干扰除去装置及方法
技术领域
本发明涉及一种电力线通信系统窄带干扰除去装置及方法，尤其涉及基于OFDM传输协议的电力线通信系统窄带干扰除去装置及方法。
背景技术
电力线通信（Power Line Communication，简称PLC），指利用既有电力线，将数据或资讯以数位信号处理方法进行传输。PLC技术使用既有的低频(50/60Hz)电力线路传送宽带的网络信息。使用电力线通信技术，基本上不需要另外重新铺设网络线路，且电力线路涵盖的地区范围之广，远大于其他种载体的线路。
OFDM的英文全称为Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，中文含义为正交频分复用。它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。它的帧结构由一系列的前导码元，帧头码元以及数据码元组成。
现有技术中电力线通信系统，一般采用基于OFDM的传输协议标准，现有电力线通信系统接收机，具有检测模块，检测模块通常利用前导码元信号的自相关特性来进行OFDM帧的检测，而窄带干扰对于这种检测方法具有非常大的影响，导致检测模块出现误检、帧起始位置不精确、信道冲击响应不准确等等。为了解决这个问题，现有的技术是将输入信号分成多个子频带，分析各个子频带的信噪比（SNR），将信噪比较低的子频带滤除，但是这种技术并不高效，而且因为窄带干扰通常以谐波形式出现，有一定概率影响到大部分子频带，这样现有的技术便不再适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够适用于电力线通信系统，除去窄带干扰，提高接收机效率的装置及方法。
本发明公开了一种窄带干扰除去装置，包括：检测模块，配置成接收电力线上的信号，以及对所述信号中的多个子频带信号进行数据处理；，所述检测模块还包括：陷波滤波器组装置，配置成对所述多个子频带信号进行下变频，以及对所述多个下变频信号进行陷波，以及对所述多个陷波后信号进行上变频。
优选的，在本发明中，所述陷波滤波器组装置还被配置成所述多个子频带信号中的干扰频率被下变频到零频点，以及所述陷波后信号被上变频回初始频率。
优选的，在本发明中，所述陷波滤波器组装置还被配置成所述干扰频率通过测量接收信号频谱、测量接收到的信号帧或者不同节点发送静默探测帧信号来获取。
优选的，在本发明中，所述陷波滤波器组装置还被配置为具有多个陷波滤波器，以及所述多个陷波滤波器的谐振点相同。
优选的，在本发明中，所述陷波滤波器组装置还被配置为所述上变频和所述下变频使用同一指数发生器。
本发明还公开了一种窄带干扰除去的方法，包括以下步骤：步骤A:接收电力线上的信号，以及对所述信号中的多个子频带信号进行数据处理；还包括以下步骤：步骤B:对所述多个子频带信号进行下变频，以及对所述多个下变频信号进行陷波，以及对所述多个陷波后信号进行上变频。
优选的，在本发明中，所述多个子频带信号中的干扰频率被下变频到零频点，以及所述陷波后信号被上变频回初始频率。
优选的，在本发明中，所述干扰频率通过测量接收信号频谱、测量接收到的信号帧或者不同节点发送静默探测帧信号来获取。
优选的，在本发明中，所述陷波滤波器组装置为具有多个陷波滤波器，以及所述多个陷波滤波器的谐振点相同。
优选的，在本发明中，所述上变频和所述下变频使用同一指数发生器。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，本发明具有了可以去除窄带干扰的功能，提高了接收机效率。
附图说明
图1为现有基于OFDM协议的接收机原理图；
图2为本发明的检测模块的原理图；
图3为本发明的陷波滤波器组装置原理图；
图4为本发明的优选实施例中初始子频带频谱图；
图5为本发明的优选实施例中陷波滤波器频谱图；
图6为本发明的优选实施例中除去窄带干扰的信号频谱图；
图7为本发明的一个实施例的步骤；
具体实施方式
以下描述了本发明的实施例。重要的是要注意到，可以以任何方式组合所有以下描述的实施例，也就是说，没有某些描述的实施例不可与其他实施例组合的限制。
图1为现有基于OFDM协议的接收机原理图，包括模数转换模块（ADC）、第一快速傅里叶变化模块102（FFT）、信道均衡器（EQU）、解调模块（DEMOD）以及检测模块101（Detector）,模数转换模块接收到外部模拟信号，经由检测模块101侦听是否具有信号帧出现，一旦侦听到信号帧，接收机将估计一组参数，用于解调整个信号帧。同时这些参数分别是信号帧的起始点（即第一有效采样点）的位置接收机与发射机之间的采样时钟偏差、本振频率偏差（即接收机与发射机之间的本地晶振频率偏差）以及用于自动增益控制的信号强度等参数。当这些参数估计完毕之后，接收机开始解调该信号帧。
图2为本发明的优选实施例检测模块的原理图，检测模块101包含多相位滤波器201、快速傅里叶变换202、陷波滤波器组装置203，为了提高检测性能，检测模块101需要对输入信号x[n]的I个子频带数据进行分析，通过一个多相位滤波器301并在其后设置一第二快速傅里叶变换模块202组成一子频带滤波器来实现该功能，该第二快速傅里叶变化模块202参数设为I并且小于图1所示的第一快速傅里叶变换块102的参数。为了去除窄带干扰引入一陷波滤波器组装置203，窄带干扰被成功去除后，所剩的无干扰信号将被送往后续装置。
图3为本发明的优选实施例的陷波滤波器组装置203原理图，信号x[n]经过多相位滤波器201以及第二快速傅里叶变换模块202之后，分解为多个子频带信号x0[m]至xn-1[m]，其中子频带信号xi[m]经下变频操作即与exp(-j2πfim)相乘后，使窄带干扰的中心频率fi被下变频到谐振点，然后将该下变频后的子频带信号xi[m]通过一个该谐振点的陷波滤波器，该陷波滤波器将中心频率为谐振点附近的所有干扰信号滤除，之后该陷波后的子频带信号xi[m]再进行上变频操作即与exp(j2πfim)相乘，该陷波后的子频带信号xi[m]恢复到下变频前的频率变成无窄带干扰的子频带信号yi[m]，这样窄带干扰就被消除，同时该子频带信号yi[m]的信噪比也被提高，这样就起到了一个可调谐的功能。
优选的陷波滤波器装置203被配置为具有多个陷波滤波器，该多个陷波滤波器的谐振点相同，这样避免了对每一个陷波滤波器的系数进行调整，优化了陷波滤波器组装置203硬件实现的复杂度。
如图4为本发明的优选实施例中初始子频带频谱图，由图可知，干扰中心频率fi=0.1Khz,并且此时的信号功率为0dB，当初始子频带经过上变频操作后，该干扰中心频率fi处于零频点，再通过谐振点为零频点的陷波滤波器组装置203。
如图5所示，零频点处的信号功率会衰减到非常小，此时使该陷波后的子频带信号进行上变频操作，整个子频带频率恢复到初始频率，干扰中心频率fi处的信号功率为-100dB，该子频带其他部分的正常信号没有变化。
如图6所示，此时子频带的信噪比就得到了显著的提升。
如图7为本发明的一个实施例的步骤，图中，在步骤S701中经由电力线接收信号。本说明中的信号包括带有混合噪声，无线电广播干扰，侵入噪声以及其混合噪声的信号。
在步骤S702中检测模块101侦听输入信号中是否有信号帧出现，一旦检测到信号帧，接收机通过一组参数来解调整个信号帧，这些参数为信号帧的起始点位置参数，接收机与发射机之间的采样时钟偏差参数、本振频率偏差参数以及用于自动增益控制的信号强度参数等。
在步骤S703当该检测模块101检测到该子频带具有噪声时，该子频带通过陷波滤波器组装置203,子频带信号通过了下变频操作，将不同的干扰频率变频到某一设定频点。
在步骤S704信号通过陷波滤波器组装置203，并且通过该设定频点的干扰频率被滤除。
在步骤S705通过上变频操作子频带信号（除干扰频率及其周围小部分信号）被恢复到初始状态。该干净子频带信号再被进行后续操作。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种窄带干扰除去装置，包括：
检测模块，配置成接收电力线上的信号，以及对所述信号中的多个子频带信号进行数据处理；
陷波滤波器组装置，配置成对所述多个子频带信号进行下变频，以及对所述多个下变频信号进行陷波，以及对所述多个陷波后信号进行上变频。
2.如权利要求1所述的装置，所述陷波滤波器组装置还被配置成所述多个子频带信号中的干扰频率被下变频到零频点，以及所述陷波后信号被上变频回初始频率。
3.如权利要求2所述的装置，所述陷波滤波器组装置还被配置成所述干扰频率通过测量接收信号频谱、测量接收到的信号帧或者不同节点发送静默探测帧信号来获取。
4.如权利要求1所述的装置，所述陷波滤波器组装置还被配置为具有多个陷波滤波器，以及所述多个陷波滤波器的谐振点相同。
5.如权利要求1、2、4任一项所述的装置，所述陷波滤波器组装置还被配置为在所述上变频和所述下变频使用同一指数发生器。
6.一种窄带干扰除去的方法，包括以下步骤：
步骤A:接收电力线上的信号，以及对所述信号中的多个子频带信号进行数据处理；
步骤B:对所述多个子频带信号进行下变频，以及对所述多个下变频信号进行陷波，以及对所述多个陷波后信号进行上变频。
7.如权利要求6所述的方法，所述多个子频带信号中的干扰频率被下变频到零频点，以及所述陷波后信号被上变频回初始频率。
8.如权利要求7所述的方法，所述干扰频率通过测量接收信号频谱、测量接收到的信号帧或者不同节点发送静默探测帧信号来获取。
9.如权利要求6所述的方法，所述陷波滤波器组装置具有多个陷波滤波器，以及所述多个陷波滤波器的谐振点相同。
10.如权利要求6、8、9任一项所述的方法，所述所述上变频和所述下变频使用同一指数发生器。
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