穿钢数能同传系统中的数字干扰消除、规避方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种穿钢数能同传系统中的数字干扰消除、规避方法及装置，能够提高数据信号传输的准确性。所述干扰消除方法包括：在数据传输链路的接收端，获取数据信号；调整自适应滤波器的权重系数，使得自适应滤波器输出的干扰信号趋于所述数据信号中的干扰信号；通过所述数据信号减去自适应滤波器输出的干扰信号，得到消除干扰后的OFDM信号。所述干扰规避方法包括：在数据传输链路发送端进行符号调制时，将在受干扰子信道传输的数据信号前插入0，使得所述数据信号通过下一个正常子信道传输；在数据传输链路接收端进行符号解调之前，解调之前的数据信号乘以规避向量，对受干扰子信道的传输数据不进行符号解调。本发明专利技术适用于超声波通信技术领域。

【技术实现步骤摘要】
穿钢数能同传系统中的数字干扰消除、规避方法及装置
本专利技术涉及超声波通信
，特别是指一种穿钢数能同传系统中的数字干扰消除、规避方法及装置。
技术介绍
在监控系统、流程、机器和其它实时硬件时，急需提高检测的安全性、有效性并减少成本。射频(RF)无线传输已经很大程度上改善了该现状，可以将数据从遥感器轻松地传送到控制系统或数据记录装置。但是，射频(RF)信号无法穿过密闭金属结构，如压力管道、船体和密闭集装箱，因为这些结构的法拉利效应会将射频信号屏蔽。而在石油、气体、化学过程和核能领域广泛应用密闭金属结构，这样传统的无线电射频技术将无法直接应用。如果使用有线传输技术，则需要在器壁或舱壁上穿孔，这样做除了费用高昂以外，还会破坏容器或舱壁的完整结构。使用超声波的声传输技术将不需要引线技术，有广阔的应用前景。超声波传输技术利用压电传感器将电信号和超声波进行相互转换，使发送的电信号可以以声波的形式在钢板中进行传输。超声波穿钢技术打破了传统射频无线传输技术和引线技术的限制，将会在工业自动化、军事和核能领域产生巨大价值，因此也越来越受到人们的重视。同时，超声波在金属信道中具有良好的传输特性，在传输中可以集聚较高的能量，并保持原方向，可有效对抗信道衰落。在超声波数能同传系统中链路之间会存在相互干扰，目前的研究主要针对直扩系统的干扰抑制技术，关于正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)系统的干扰抑制技术研究较少。频域干扰抑制技术主要利用干扰信号经过傅里叶变换后功率谱集中在相对较窄的频带内，即映射到有限变换域子带，而有用信号映射到整个变换域中，具有平坦的功率谱特性，与干扰映射相正交。由此可以判断干扰的位置和带宽，利用陷波等方法进行干扰抑制。时域自适应滤波主要包括最徒下降法、最小均方误差算法(LMS)和递归最小二乘算法(RLS)。基于时域算法的改进包括无限长脉冲响应(InfiniteImpulseResponse)格型结构或非线性自适应滤波算法，但自适应滤波算法处理的数据多为实数数据。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种穿钢数能同传系统中的数字干扰消除、规避方法及装置，以解决现有技术所存在的不能消除复数数据中的干扰信号的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种穿钢数能同传系统中的数字干扰消除方法，所述穿钢数能同传系统包括：能量传输链路和数据传输链路，所述方法包括：在数据传输链路的接收端，获取滤除传输频带外的基波信号后的数据信号，其中，所述数据信号包括：实数和复数；通过权重系数迭代公式调整自适应滤波器的权重系数，使得自适应滤波器输出的干扰信号趋于所述数据信号中的干扰信号；通过所述数据信号减去自适应滤波器输出的干扰信号，得到消除干扰后的OFDM信号。进一步地，所述方法还包括：在能量传输链路的发送端，通过谐波抑制滤波器将发送的能量信号中的谐波信号滤除。进一步地，所述滤除传输频带外的基波信号包括：在数据传输链路的接收端，通过基波信号泄露滤波器将接收到的数据信号中处于传输频带外的基波信号滤除。进一步地，若所述数据信号为实数，第n时刻的权重系数的迭代公式为：式中，为第n+1时刻的权重系数，μ为步长参数，e(n)为第n时刻的有用信号，为第n时刻的滤波器输入信号；若所述数据信号为复数，第n时刻的权重系数的实部和虚部的迭代公式分别为：式中，和分别为第n+1时刻的权重系数的实部和虚部，μ为步长参数，eI(n)和eQ(n)分别为第n时刻的有用信号e(n)的实部和虚部，和分别为第n时刻的滤波器输入信号的实部和虚部；所述通过权重系数迭代公式调整自适应滤波器的权重系数，使得自适应滤波器输出的干扰信号趋于所述数据信号中的干扰信号包括：对迭代稳定后的权重系数取均值，将所述均值作为自适应滤波器的权重系数；根据所述权重系数，自适应滤波器重新输出每个时刻的干扰信号。本专利技术实施例还提供一种穿钢数能同传系统中的数字干扰规避方法，所述穿钢数能同传系统包括：能量传输链路和数据传输链路，所述方法包括：在数据传输链路发送端进行符号调制时，将在受干扰子信道传输的数据信号前插入0，使得所述数据信号通过下一个正常子信道传输，其中，所述数据信号包括：实数和复数；在数据传输链路接收端进行符号解调之前，解调之前的数据信号乘以规避向量，对受干扰子信道的传输数据不进行符号解调。进一步地，若子载波数为N，每个子载波对应一个子载波序号，则生成N个元素的一维规避向量，在所述规避向量中，正常传输子载波序号对应的元素值设为1，受干扰子载波序号对应的元素值设为0。进一步地，所述方法还包括：在能量传输链路的发送端，通过谐波抑制滤波器将发送的能量信号中的谐波信号滤除。进一步地，所述方法还包括：在数据传输链路的接收端，通过基波信号泄露滤波器将接收到的数据信号中处于传输频带外的基波信号滤除。本专利技术实施例还提供一种穿钢数能同传系统中的数字干扰消除装置，所述穿钢数能同传系统包括：能量传输链路和数据传输链路，所述装置包括：获取模块，用于在数据传输链路的接收端，获取滤除传输频带外的基波信号后的数据信号，其中，所述数据信号包括：实数和复数；干扰信号输出模块，用于通过权重系数迭代公式调整自适应滤波器的权重系数，使得自适应滤波器输出的干扰信号趋于所述数据信号中的干扰信号；干扰信号消除模块，用于通过所述数据信号减去自适应滤波器输出的干扰信号，得到消除干扰后的OFDM信号。本专利技术实施例还提供一种穿钢数能同传系统中的数字干扰规避装置，所述穿钢数能同传系统包括：能量传输链路和数据传输链路，所述装置包括：发送端干扰规避模块，用于在数据传输链路发送端进行符号调制时，将在受干扰子信道传输的数据信号前插入0，使得所述数据信号通过下一个正常子信道传输，其中，所述数据信号包括：实数和复数；接收端干扰规避模块，用于在数据传输链路接收端进行符号解调之前，解调之前的数据信号乘以规避向量，对受干扰子信道的传输数据不进行符号解调。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，通过干扰消除方法，能够最大限度地抑制数据传输链路传输频带中的谐波干扰及传输频带外的基波信号干扰，提高数据传输链路的传输性能，降低误码率，保持数据传输系统OFDM信号子载波的正交性，且易于工程实施；通过干扰规避方法，关闭受谐波影响的信道，能够最大限度地抑制数据传输链路间的谐波干扰，降低误码率，提高实数数据信号和复数数据信号传输的准确性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的声电信道示意图；图2本专利技术实施例提供的未消除干扰信号的穿钢数能同传系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的声电信道的单位脉冲响应示意图；图4为本专利技术实施例提供的声电信道的扫频响应示意图；图5为本专利技术实施例提供的穿钢数能同传系统中的数字干扰消除方案的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的LMS算法示意图；图7为本专利技术实施例提供的权重系数实部迭代图；图8为本专利技术实施例提供的权重系数虚部迭代图；图9为本专利技术实施例提供的消噪前的OFDM频谱示意图；图10为本专利技术实施例提供的消噪后的OFDM频谱示意图；图11为本专利技术实施例提供的规避原理示意图；图12为本专利技术实施例提供的规避向量示意图；图13为本专利技术实施例提供的穿钢数能同传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿钢数能同传系统中的数字干扰消除方法，所述穿钢数能同传系统包括：能量传输链路和数据传输链路，其特征在于，包括：在数据传输链路的接收端，获取滤除传输频带外的基波信号后的数据信号，其中，所述数据信号包括：实数和复数；通过权重系数迭代公式调整自适应滤波器的权重系数，使得自适应滤波器输出的干扰信号趋于所述数据信号中的干扰信号；通过所述数据信号减去自适应滤波器输出的干扰信号，得到消除干扰后的OFDM信号。

【技术特征摘要】
1.一种穿钢数能同传系统中的数字干扰消除方法，所述穿钢数能同传系统包括：能量传输链路和数据传输链路，其特征在于，包括：在数据传输链路的接收端，获取滤除传输频带外的基波信号后的数据信号，其中，所述数据信号包括：实数和复数；通过权重系数迭代公式调整自适应滤波器的权重系数，使得自适应滤波器输出的干扰信号趋于所述数据信号中的干扰信号；通过所述数据信号减去自适应滤波器输出的干扰信号，得到消除干扰后的OFDM信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在能量传输链路的发送端，通过谐波抑制滤波器将发送的能量信号中的谐波信号滤除。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤除传输频带外的基波信号包括：在数据传输链路的接收端，通过基波信号泄露滤波器将接收到的数据信号中处于传输频带外的基波信号滤除。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述数据信号为实数，第n时刻的权重系数的迭代公式为：式中，为第n+1时刻的权重系数，μ为步长参数，e(n)为第n时刻的有用信号，为第n时刻的滤波器输入信号；若所述数据信号为复数，第n时刻的权重系数的实部和虚部的迭代公式分别为：式中，和分别为第n+1时刻的权重系数的实部和虚部，μ为步长参数，eI(n)和eQ(n)分别为第n时刻的有用信号e(n)的实部和虚部，和分别为第n时刻的滤波器输入信号的实部和虚部；所述通过权重系数迭代公式调整自适应滤波器的权重系数，使得自适应滤波器输出的干扰信号趋于所述数据信号中的干扰信号包括：对迭代稳定后的权重系数取均值，将所述均值作为自适应滤波器的权重系数；根据所述权重系数，自适应滤波器重新输出每个时刻的干扰信号。5.一种穿钢数能同传系统中的数字干扰规避方法，所述穿钢数能同传系统包括：能量传输链路和数据传输链路，其特征在于，包括：在数据传输链路发送端进行符号调制时，将在受干扰子信道传输的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，孟丹，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11