一种脉冲噪声的单脉冲生成方法技术

本发明专利技术属于电力线信道噪声建模领域，尤其涉及一种脉冲噪声的单脉冲生成方法，该方法包括：利用马尔科夫链建立频域极值点序列统计模型；根据所述的极值点统计模型，构造频域实部和虚部的极值点序列，对得到的极值点序列采用分段线性插值方法拟合噪声实部和虚部频域波形，经IFFT变化能够产生在时域上具备包络特性的单脉冲噪声。本发明专利技术技术方案可解决电力线脉冲噪声建模过程中其脉冲宽度范围存在特定包络的问题，使产生的脉冲噪声更接近真实噪声，为今后低压电力线信道噪声建模问题提供切实可行方案和理论参考依据。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲噪声的单脉冲生成方法
本专利技术属于电力线信道噪声建模
，涉及一种脉冲噪声的单脉冲生成方法。
技术介绍
电力线通信(PowerLineCommunication,PLC)，亦称之为电力线载波通信技术。该技术以传统电力线为媒介，把载有信息的已调信号耦合到电力线上进行信息传送，在接收端用耦合器把已调信号从电力线中分离出来，完成信息的传递。电力线通信存在用户多、分布广、投资少、不需要重新布线、运行成本低、使用简便等优势。近年来，电力线通信快速发展，传输速率大幅提高，成为解决宽带网络瓶颈——“最后一公里”的新的接入技术。电力线通信环境并不是很理想。噪声、衰减、阻抗是影响电力线信道传输的主要因素之一，随时间、频率、地点的变化而变化，严重影响电力线通信质量和速率，是研究电力线通信的难点。为了提高低压电力线的通信性能，有必要对电力线信道噪声特性进行研究。噪声通常分为背景噪声和脉冲噪声，其中脉冲噪声是影通信质量最主要的因素之一。电力线中的脉冲噪声主要是由电路中负载电器的开关通断以及插座中插头的插拔引起。在脉冲噪声的建模过程中，实际测量家用电器在工作中产生的脉冲噪声，发现家用电器产生的噪声不只是具有突发态，而且还存在特定的包络形态。现有技术中，脉冲噪声的模型研究主要考虑噪声的脉冲幅度、脉冲间隔以及脉冲宽度这三个要素。最初的Bernoulli-Gaussian(BG)、MiddletonClassA模型建模脉冲噪声，认为脉冲噪声内部的脉冲点是相互独立。后续工作研究发现噪声有时以突发状态出现，每一个脉冲长度内存在若干脉冲噪声点，噪声是具有记忆性，提出了Gilbert-Elliot、MarkovChain模型，以及后来发展的Markov-Middleton、Markov-Gaussian等模型。当前模型虽然能够很好建模脉冲噪声，并产生的噪声在其脉冲宽度内存在若干个连续的脉冲噪声，但是忽略了某些脉冲噪声在其脉冲宽度范围内存在特定的包络形态。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种脉冲噪声的单脉冲生成方法，通过该方法产生的脉冲噪声单脉冲不仅具有突发态，而且还存在特定的包络形态。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种脉冲噪声的单脉冲生成方法，该方法包含如下步骤：S1：获取极值点序列样本；S2：计算极值点的模型参数；S3：构造频域极值点序列；S4：构造单脉冲波形。进一步，步骤S1具体为：对多组的单脉冲噪声数据进行测量，将测量获得的单脉冲噪声通过FFT变换，分别取频域的实部和虚部的极值点，构成极值点序列，其中，i＝{1,2,...,I}表示第i组极值点序列，AI、AR表示实部和虚部极值点的幅值序列。FR、FI表示实部和虚部极值点的频率序列。进一步，步骤S2包含如下步骤：S21：计算极值点的状态空间分布；S22：计算初始状态分布矩阵；S23：计算状态转移概率矩阵。进一步，步骤S21具体为：将极值点序列根据幅值和频率边界大小的不同，确定频率和幅值的状态空间，实部幅值状态空间：X1＝{AR,1,AR,2,...,AR,m}虚部幅值状态空间：X2＝{AI,1,AI,2,...,AI,m}实部频率状态空间：Y1＝{FR,1,FR,2,...,FR,n}虚部的频率状态空间：Y2＝{FR,1,FR,2,...,FR,n}，其中m、n分别表示幅值和频率的状态空间容量，X1，X2，Y1，Y2，分别表示根据m，n所取的状态空间，AR,m、AI,m分别为实部和虚部的第m个幅值状态，FR,n、FI,n分别为实部和虚部的第n个频率状态；频域上的每个极值点都是由频率和幅值唯一确定，将极值点的状态空间表示为：ZR＝{[AR,i,FR,j],i＝1,2,..m,j＝1,2...n}ZI＝{[AI,i,FI,j],i＝1,2,..m,j＝1,2...n}进一步，步骤S22中初始状态分布矩阵表示为：QR＝[p1,p2,...,pm×n]QI＝[p1,p2,...,pm×n]其中，QR为实部的初始状态分布矩阵，QI为虚部的初始状态分布矩阵，初始状态分布概率Pi(i＝1,2,...m×n)，表示为初始时刻状态i的概率。进一步，步骤S23中状态转移概率矩阵表示为：其中，PR为实部的状态转移矩阵，PI为虚部的状态转移矩阵，pi,j(i＝1,2,...,m×n,j＝1,2,...,m×n)表示为状态i转移为状态j的概率。进一步，步骤S3具体为；根据极值点的状态空间，状态转移矩阵和初始状态分布矩阵结合马尔科夫链模型构建频域极值点序列，其中，i＝{1,2,...,I}，AI1、AR1表示实部和虚部频域极值点的幅值序列。FR1、FI1表示实部和虚部频域极值点的频率序列。进一步，步骤S4具体为：根据构造的实部和虚部的频域极值点序列，采用分段曲线差值方法，将两个相邻的频域极值点用直线连接，产生实部和虚部的频域波形，将频域波形经过IFFT变换转化为时域波形。本专利技术的有益效果在于：本专利技术方法解决了某些脉冲噪声在其脉冲宽度范围内不仅仅表现为突发态，还存在特定的包络特性。使产生的脉冲噪声更接近真实噪声，为今后低压电力线信道噪声建模问题提供切实可行方案和理论参考依据。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术方法的流程图；图2为脉冲噪声测量方案；图3为吹风机工作时产生的局部波形；图4为483组单脉冲频域波形；图5为极值点序列统计参数实现流程图；图6为极值点序列的马尔科夫模型；图7为构造的4组极值点序列；图8为构造的4组单脉冲波形。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。本专利技术方法利用马尔科夫链建立频域极值点序列统计模型；根据所述的极值点统计模型，构造频域实部和虚部的极值点序列，对得到的极值点序列采用分段线性插值方法拟合噪声实部和虚部频域波形，经IFFT变化能够产生在时域上具备包络特性的单脉冲噪声。本专利技术方法具体流程如图1所示。图2为脉冲噪声的测量方案，图中LISN即线路阻抗稳定网络，是电力系统电磁兼容测试中的一种重要设备，其功能类似于滤波器和稳压器。将加在前端电力线网络和被测设备之间，可以最大限度地滤除从配电房外部及配电房内其他仪器设备带入电力线中的噪声干扰，尽可能的还原出纯净的电力线网络，供被测设备接入。同时，还可以尽量稳定电力线网络的阻抗，并提供一定的稳定电压，为后面对电压比较敏感的仪器起到保护作用。而被测设备，串入到LISN经处理后的电力线中，这样典型设备工作后产生的噪声就馈入电力线内。然后，这些干扰信号，通过一个具有高通滤波功能的耦合器耦合到PicoScope仪器中。PicoScope仪器是釆集噪声的主要仪器，用以大体观察噪声波形和采集噪声。而釆集得到的噪声数据可以通过与PC端USB连接，本地保存为.mat文件.PC端可以直接对.mat文件进行读取和分析。本例取家用电器吹风机为研究对象，PicoScope数字示波器设置采样周期为16ns，采样频率为62.5Mkz，测量20组电力线通信信道噪声。图3为某一组测试噪声局部波形。可以看出该组噪声中每组脉冲都呈现突发状态，而且还有一定的包络特性。具体表现为每个包络呈现相同阻尼衰减趋势，但整体的包络长度、包络幅值是随机变化，局部的波峰衰减幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲噪声的单脉冲生成方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：S1：获取极值点序列样本；S2：计算极值点的模型参数；S3：构造频域极值点序列；S4：构造单脉冲波形。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲噪声的单脉冲生成方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：S1：获取极值点序列样本；S2：计算极值点的模型参数；S3：构造频域极值点序列；S4：构造单脉冲波形。2.根据权利要求1所述的一种脉冲噪声的单脉冲生成方法，其特征在于，步骤S1具体为：对多组的单脉冲噪声数据进行测量，将测量获得的单脉冲噪声通过FFT变换，分别取频域的实部和虚部的极值点，构成极值点序列，其中，i＝{1,2,...,I}表示第i组极值点序列，AI、AR表示实部和虚部极值点的幅值序列。FR、FI表示实部和虚部极值点的频率序列。3.根据权利要求2所述的一种脉冲噪声的单脉冲生成方法，其特征在于，步骤S2包含如下步骤：S21：计算极值点的状态空间分布；S22：计算初始状态分布矩阵；S23：计算状态转移概率矩阵。4.根据权利要求3所述的一种脉冲噪声的单脉冲生成方法，其特征在于，步骤S21具体为：将极值点序列根据幅值和频率边界大小的不同，确定频率和幅值的状态空间，实部幅值状态空间：X1＝{AR,1,AR,2,...,AR,m}虚部幅值状态空间：X2＝{AI,1,AI,2,...,AI,m}实部频率状态空间：Y1＝{FR,1,FR,2,...,FR,n}虚部的频率状态空间：Y2＝{FR,1,FR,2,...,FR,n}，其中m、n分别表示幅值和频率的状态空间容量，X1，X2，Y1，Y2，分别表示根据m，n所取的状态空间，AR,m、AI,m分别为实部和虚部的第m个幅值状态，FR,n、FI,n分别为实部和虚部的第n个频率状态；频域上的每个极值点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，龚航，黄琼，侯兴哲，郑可，孙洪亮，李松浓，叶君，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50