PLC通信信号中非平稳非高斯噪声的滤除方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种PLC通信信号中非平稳非高斯噪声的滤除方法及系统。所述滤除方法包括：获取PLC通信系统内的实测PLC通信信号序列以及多尺度分解层数；根据多尺度分解层数以及多层低通滤波器截止频率确定每一层滤波后的PLC通信信号序列；根据当前层滤波后的PLC通信信号序列确定当前层时间窗口长度；构建解析序列；确定解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner‑Ville分布；根据伪Wigner‑Ville分布恢复每一层所述滤波后的PLC通信信号序列，确定恢复PLC通信信号序列；从所述多尺度分解层数的最后一层开始，根据当前层的所述恢复PLC通信信号序列以及上一层的插值后PLC通信信号序列滤除所述PLC通信系统内的非平稳非高斯噪声。本发明专利技术能够有效滤除PLC通信系统中非平稳非高斯噪声。

The Method and System of Eliminating Non-stationary Non-Gauss Noise in PLC Communication Signal

The invention discloses a method and system for filtering non-stationary non-Gaussian noise in PLC communication signals. The filtering method includes: acquiring the measured PLC communication signal sequence and the number of multi-scale decomposition layers in the PLC communication system; determining the filtered PLC communication signal sequence of each layer according to the number of multi-scale decomposition layers and the cut-off frequency of the multi-layer low-pass filter; determining the time window length of the current layer according to the filtered PLC communication signal sequence of the current layer; constructing the analytic sequence; and determining the analytic sequence. The pseudo Wigner_Ville distribution under the length of the time window of the current layer is listed; the filtered PLC communication signal sequence of each layer is restored according to the pseudo Wigner_Ville distribution, and the restored PLC communication signal sequence is determined; starting from the last layer of the multi-scale decomposition layer, the restored PLC communication signal sequence of the current layer and the interpolated PLC communication signal sequence of the upper layer are filtered according to the restored PLC communication signal sequence of the current In addition to the non-stationary non-Gaussian noise in the PLC communication system. The invention can effectively filter the non-stationary non-Gaussian noise in the PLC communication system.

【技术实现步骤摘要】
PLC通信信号中非平稳非高斯噪声的滤除方法及系统
本专利技术涉及通信领域，特别是涉及一种PLC通信信号中非平稳非高斯噪声的滤除方法及系统。
技术介绍
电力线通信，相比各种有线通信技术，无需重新布线，易于组网等优点，具有广阔的应用前景。电力线通信技术分为窄带电力线通信(narrowbandoverpowerline，nPL)和宽带电力线通信(Broadbandoverpowerline，BPL)。窄带电力线通信是指带宽限定在3k～500kHz的电力线载波通信技术，具体包括欧洲CEnELEC的规定带宽(3～148.5kHz)，美国联邦通讯委员会(fCC)的规定带宽(9～490kHz)，日本无线工业及商贸联合会(AssociationofRadioIndustriesandBusinesses，ARIB)的规定带宽(9～450kHz)，和中国的规定带宽(3～500kHz)。窄带电力线通信技术多采用单载波调制技术，如PSK技术，DSSS技术和线性调频Chirp等技术，通信速率小于1mbits/s；宽带电力线通信技术指带宽限定在1.6～30mHz之间、通信速率通常在1mbps以上的电力线载波通信技术，采用以OfDm为核心的多种扩频通信技术。虽然电力线通信系统有着广泛的应用，且技术相对成熟，但是电力线通信系统中大量的分支和电气设备，会在电力线信道中产生大量的噪声，其中随机脉冲噪声具有很大的随机性，噪声强度高，对电力线通信系统造成严重破坏，因此，针对随机脉冲噪声的抑制技术，一直是国内外学者研究的重点，由于噪声模型并不符合高斯分布，因此，传统的针对高斯噪声设计的通信系统不再适用于电力线载波通信系统，必须研究相应的噪声抑制技术，以提高电力线通信系统信噪比，降低误码率，保证电力线通信系统质量。在实际应用中，一些简单的非线性技术经常被应用于消除电力线信道噪声，如Clipping、Blanking和Clipping/Blanking技术，但是这些研究方法都必须在一定的信噪比情况下才能良好工作，仅仅考虑了冲击噪声的消除；而随着非线性电器的应用和普及，中低压输配电网络中背景噪声呈现出较为明显的非平稳性和非高斯特性，不仅仅存在冲击噪声，还存在非平稳非高斯噪声，且常用的低通滤波器在非平稳非高斯噪声环境中难以达到理想的滤波效果，严重影响了电力线通信系统(PowerLineCommunications，PLC)的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种PLC通信信号中非平稳非高斯噪声的滤除方法及系统，以解决PLC通信系统中非平稳非高斯噪声滤除效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种PLC通信信号中非平稳非高斯噪声的滤除方法，包括：获取PLC通信系统内的实测PLC通信信号序列以及多尺度分解层数；所述多尺度分解层数用于对所述实测PLC通信信号序列进行分解；根据所述多尺度分解层数确定多层低通滤波器截止频率；根据所述多尺度分解层数以及所述多层低通滤波器截止频率对所述实测PLC通信信号序列逐层进行低通滤波处理，确定每一层滤波后的PLC通信信号序列；获取当前层滤波后的PLC通信信号序列；根据所述当前层滤波后的PLC通信信号序列确定当前层时间窗口长度；对所述当前层滤波后的PLC通信信号序列内的功率信号进行逐点处理，构建解析序列；确定所述解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布；按照所述多尺度分解层数从大到小的顺序，根据所述伪Wigner-Ville分布恢复每一层所述滤波后的PLC通信信号序列，确定恢复PLC通信信号序列；按照所述多尺度分解层数从大到小的顺序对所述恢复PLC通信信号序列进行线性插值处理，确定插值后PLC通信信号序列；从所述多尺度分解层数的最后一层开始，根据当前层的所述恢复PLC通信信号序列以及上一层的所述插值后PLC通信信号序列滤除所述PLC通信系统内的非平稳非高斯噪声。可选的，所述根据所述多尺度分解层数确定多层低通滤波器截止频率，具体包括：根据公式确定多层低通滤波器截止频率；其中，为多层低通滤波器截止频率；c为多尺度分解层数，C为多尺度分解层数的总层数，c＝1,2,…,C。可选的，所述根据所述当前层滤波后的PLC通信信号序列确定当前层时间窗口长度，具体包括：获取所述当前层滤波后的PLC通信信号序列的采样频率以及主频；根据公式确定当前层时间窗口长度；其中，为当前层时间窗口长度；为所述当前层滤波后的PLC通信信号序列Pc的采样频率；为所述当前层滤波后的PLC通信信号序列Pc的主频；Tc为所述当前层滤波后的PLC通信信号序列的采样间隔。可选的，所述对所述当前层滤波后的PLC通信信号序列内的功率信号进行逐点处理，构建解析序列，具体包括：根据公式对所述当前层滤波后的PLC通信信号序列内的功率信号进行逐点处理，构建解析序列；其中，z(n)为构建第n点的解析值；μ为调制系数，1＜μ≤2；Pc(j)为当前层信号序列Pc中的第j个元素。可选的，所述确定所述解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布，具体包括：根据公式确定所述解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布；其中，PWzc(n,f)为解析序列zc(n)在当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布；hc(m)为时间窗函数；为zc(n-m)的共轭，zc(n+m)为实数，zc(n+m)为所构建的解析序列zc(n)的第n+m点的解析值，e-j4πfm＝cos(4πfm)-isin(4πfm)，n为序号，m为序号，f为频率。一种非平稳非高斯噪声的滤除系统，包括：信号序列及分解层数获取模块，用于获取PLC通信系统内的实测PLC通信信号序列以及多尺度分解层数；所述多尺度分解层数用于对所述实测PLC通信信号序列进行分解；多层低通滤波器截止频率确定模块，用于根据所述多尺度分解层数确定多层低通滤波器截止频率；低通滤波处理模块，用于根据所述多尺度分解层数以及所述多层低通滤波器截止频率对所述实测PLC通信信号序列逐层进行低通滤波处理，确定每一层滤波后的PLC通信信号序列；当前层滤波后的PLC通信信号序列获取模块，用于获取当前层滤波后的PLC通信信号序列；当前层时间窗口长度确定模块，用于根据所述当前层滤波后的PLC通信信号序列确定当前层时间窗口长度；解析序列构建模块，用于对所述当前层滤波后的PLC通信信号序列内的功率信号进行逐点处理，构建解析序列；伪Wigner-Ville分布确定模块，用于确定所述解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布；恢复模块，用于按照所述多尺度分解层数从大到小的顺序，根据所述伪Wigner-Ville分布恢复每一层所述滤波后的PLC通信信号序列，确定恢复PLC通信信号序列；线性插值处理模块，用于按照所述多尺度分解层数从大到小的顺序对所述恢复PLC通信信号序列进行线性插值处理，确定插值后PLC通信信号序列；非平稳非高斯噪声滤除模块，用于从所述多尺度分解层数的最后一层开始，根据当前层的所述恢复PLC通信信号序列以及上一层的所述插值后PLC通信信号序列滤除所述PLC通信系统内的非平稳非高斯噪声。可选的，所述多层低通滤波器截止频率确定模块具体包括：多层低通滤波器截止频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PLC通信信号中非平稳非高斯噪声的滤除方法，其特征在于，包括：获取PLC通信系统内的实测PLC通信信号序列以及多尺度分解层数；所述多尺度分解层数用于对所述实测PLC通信信号序列进行分解；根据所述多尺度分解层数确定多层低通滤波器截止频率；根据所述多尺度分解层数以及所述多层低通滤波器截止频率对所述实测PLC通信信号序列逐层进行低通滤波处理，确定每一层滤波后的PLC通信信号序列；获取当前层滤波后的PLC通信信号序列；根据所述当前层滤波后的PLC通信信号序列确定当前层时间窗口长度；对所述当前层滤波后的PLC通信信号序列内的功率信号进行逐点处理，构建解析序列；确定所述解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner‑Ville分布；按照所述多尺度分解层数从大到小的顺序，根据所述伪Wigner‑Ville分布恢复每一层所述滤波后的PLC通信信号序列，确定恢复PLC通信信号序列；按照所述多尺度分解层数从大到小的顺序对所述恢复PLC通信信号序列进行线性插值处理，确定插值后PLC通信信号序列；从所述多尺度分解层数的最后一层开始，根据当前层的所述恢复PLC通信信号序列以及上一层的所述插值后PLC通信信号序列滤除所述PLC通信系统内的非平稳非高斯噪声。...

【技术特征摘要】
1.一种PLC通信信号中非平稳非高斯噪声的滤除方法，其特征在于，包括：获取PLC通信系统内的实测PLC通信信号序列以及多尺度分解层数；所述多尺度分解层数用于对所述实测PLC通信信号序列进行分解；根据所述多尺度分解层数确定多层低通滤波器截止频率；根据所述多尺度分解层数以及所述多层低通滤波器截止频率对所述实测PLC通信信号序列逐层进行低通滤波处理，确定每一层滤波后的PLC通信信号序列；获取当前层滤波后的PLC通信信号序列；根据所述当前层滤波后的PLC通信信号序列确定当前层时间窗口长度；对所述当前层滤波后的PLC通信信号序列内的功率信号进行逐点处理，构建解析序列；确定所述解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布；按照所述多尺度分解层数从大到小的顺序，根据所述伪Wigner-Ville分布恢复每一层所述滤波后的PLC通信信号序列，确定恢复PLC通信信号序列；按照所述多尺度分解层数从大到小的顺序对所述恢复PLC通信信号序列进行线性插值处理，确定插值后PLC通信信号序列；从所述多尺度分解层数的最后一层开始，根据当前层的所述恢复PLC通信信号序列以及上一层的所述插值后PLC通信信号序列滤除所述PLC通信系统内的非平稳非高斯噪声。2.根据权利要求1所述的滤除方法，其特征在于，所述根据所述多尺度分解层数确定多层低通滤波器截止频率，具体包括：根据公式确定多层低通滤波器截止频率；其中，为多层低通滤波器截止频率；c为多尺度分解层数，C为多尺度分解层数的总层数，c＝1,2,…,C。3.根据权利要求2所述的滤除方法，其特征在于，所述根据所述当前层滤波后的PLC通信信号序列确定当前层时间窗口长度，具体包括：获取所述当前层滤波后的PLC通信信号序列的采样频率以及主频；根据公式确定当前层时间窗口长度；其中，为当前层时间窗口长度；为所述当前层滤波后的PLC通信信号序列Pc的采样频率；为所述当前层滤波后的PLC通信信号序列Pc的主频；Tc为所述当前层滤波后的PLC通信信号序列的采样间隔。4.根据权利要求3所述的滤除方法，其特征在于，所述对所述当前层滤波后的PLC通信信号序列内的功率信号进行逐点处理，构建解析序列，具体包括：根据公式对所述当前层滤波后的PLC通信信号序列内的功率信号进行逐点处理，构建解析序列；其中，z(n)为构建第n点的解析值；μ为调制系数，1＜μ≤2；Pc(j)为当前层信号序列Pc中的第j个元素。5.根据权利要求4所述的滤除方法，其特征在于，所述确定所述解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布，具体包括：根据公式确定所述解析序列在所述当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布；其中，PWzc(n,f)为解析序列zc(n)在当前层时间窗口长度下的伪Wigner-Ville分布；hc(m)为时间窗函数；为zc(n-m)的共轭，zc(n+m)为实数，zc(n+m)为所构建的解析序列zc(n)的第n+m点的解析值，e-j4πfm＝cos(4πfm)-isin(4πfm)，n为序号，m为序号，f为频率。6.一种非平稳非高斯噪声的滤除系统，其特征在于，包括：信号序列及分解层数获取模块，用于获取PLC通信系统内的实测PLC通信信号序列以及多尺度分解...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟明岳，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44