一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法、系统，它包括：通过测量窄带噪声数据，获得信道模型参数的统计特性；根据步骤S1中的统计特性，建立MIMO‑PLC信道模型；根据步骤S2中的模型，采用自适应消除算法，在时域内对窄带噪声进行消除。本发明专利技术取得的有益效果是：通过分析窄带噪声的时域特性，可以获得和窄带噪声相关的信号，采用自适应消除算法，进而可以通过自适应干扰抵消进行消除；因此能在时域对窄带噪声进行消除。

An adaptive cancellation method and system for narrowband noise in multiple input multiple output power line communication

The invention discloses an adaptive method and system for eliminating narrow-band noise in multi-input multi-output power line communication, which includes: obtaining the statistical characteristics of channel model parameters by measuring narrow-band noise data; establishing a MIMO_PLC channel model according to the statistical characteristics of S; adopting adaptive cancellation according to the model in S 22; Besides the algorithm, the narrowband noise is eliminated in the time domain. The invention has the beneficial effect that by analyzing the time-domain characteristics of narrow-band noise, the signal related to narrow-band noise can be obtained, and the adaptive cancellation algorithm can be adopted, and then the narrow-band noise can be eliminated by adaptive interference cancellation; therefore, the narrow-band noise can be eliminated in the time-domain.

【技术实现步骤摘要】
一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法、系统
本专利技术涉及电力线通信
，特别是一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法、系统。
技术介绍
电力线通信(PowerLineCommunication,PLC)技术充分利用电力系统的广泛线路资源，发展非常迅速。在智能电网、智能城市、家庭自动化等方面具有巨大的应用场景。随着电力线的快速发展，人们对电力线通信提出了更高的要求。由于短波、中波广播中的无线信号，在电力线信道中引起串扰而产生的窄带噪声会影响PLC系统的同步性、信道估计和解调等，进而提高了PLC系统的误码率(BER)。消除窄带噪声对PLC系统准确的传输信号有很大帮助。研究人员为了消除PLC中窄带噪声的影响设计了各种滤波器，如频移滤波器、陷波滤波器等。也有一些文章采用复杂的算法对窄带噪声进行估计消除。例如，SicongLiu(SicongLiu,FangYang,WenboDing,etal.StructuredCompressedSensingBasedNarrowbandInterferenceEliminationforIn-HomePowerLineCommunications[J].IEEETransactionsonConsumerElectronics.2017,63(1):10-18.)通过重复的训练序列，利用结构压缩感知(SCS)对窄带噪声进行估计和消除。TarkeshPande(TarkeshPande,IlHanKim,AnujBatra.AMethodforNarrowbandInterferenceMitigationinOFDMbyMinimizingSpectralLeakage[Z].IEEEInternationalSymposiumonPowerLineCommunicationsandItsApplications(ISPLC),2015:19-23.)通过对窄带干扰频率的估计，以较小的计算量在子载波间加入可控的干扰来减轻窄带干扰对系统的影响。S.Kai(KaiShi,YiZhou,BurakKelleci.ImpactsofNarrowbandInterferenceonOFDM-UWBReceivers:AnalysisandMitigation[J].IEEETRANSACTIONSONSIGNALPROCESSING.2007,55(3):1118-1128.)也是通过对窄带干扰的频率点进行估计，然后通过频率阀值删除(FTE)方法消除窄带干扰。上述方法大多采用频域的方法，并没有能够通过时域信号进行通信服务以及能对窄带噪声进行消除的。基于此，为了进一步提高PLC系统的信道容量和抗干扰能力，本专利技术提出一种能在电力线通信中采用多入多出(multiinputmultioutput,MIMO)的通信方式，且能采用自适应消除算法对PLC中的窄带噪声进行消除的方法及系统。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的就是提供一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法、系统，能够通过分析窄带噪声的时域特性，可以获得和窄带噪声相关的信号，采用自适应消除算法，进而可以通过自适应干扰抵消进行消除；因此能在时域对窄带噪声进行消除。本专利技术的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法，它包括有：S1：通过测量窄带噪声数据，获得信道模型参数的统计特性；S2：根据步骤S1中的统计特性，建立MIMO-PLC信道模型；S3：根据步骤S2中的模型，采用自适应消除算法，在时域内对窄带噪声进行消除。进一步，步骤S2中的MIMO-PLC信道模型为3×3MIMO-PLC信道模型；包括有三个输入端，分别为：第一输入端L-N、第二输入端N-PE和第三输入端PE-L；以及三个输出端，分别为：第一输出端L、第二输出端N和第三输出端PE；所述三个输入端和三个输出端产生有9个相关性的随机信道传输函数；如下：其中，HS1，D1(f)为第一输入端L-N与第一输出端L之间的传输函数；HS1，D2(f)为第二输入端N-PE与第一输出端L之间的传输函数；HS1，D3(f)为第三输入端PE-L与第一输出端L之间的传输函数；HS2，D1(f)为第一输入端L-N与第二输出端N之间的传输函数；HS2，D2(f)为第二输入端N-PE与第二输出端N之间的传输函数；HS2，D3(f)为第三输入端PE-L与第二输出端N之间的传输函数；HS3，D1(f)为第一输入端L-N与第三输出端PE之间的传输函数；HS3，D2(f)为第二输入端N-PE与第三输出端PE之间的传输函数；HS3，D3(f)为第三输入端PE-L与第三输出端PE之间的传输函数。进一步，所述自适应消除算法包括有：参考信号d(n)、有用信号s(n)、第一噪声N1(n)、输入信号y(n)、第二噪声信号N2(n)和误差信号e(n)；它们之间的关系有：参考信号d(n)包括有用信号s(n)和第一噪声N1(n)，即：d(n)＝s(n)+N1(n)；输入信号y(n)包括与第一噪声N1(n)相关的第二噪声N2(n)，经自适应滤波器后得到与第一噪声N1(n)的最佳估计，即：y(n)≈N1(n)；误差信号e(n)近似为有用信号s(n)，即：e(n)≈s(n)；由于第一噪声N1(n)和第二噪声N2(n)是相关的，因此能进行抵消。进一步，若在参考信号d(n)中还有与第二噪声N2(n)不相关的干扰，则不能抵消。进一步，步骤S3中的自适应算法采用LMS自适应算法。本专利技术的另一个目的是通过这样的技术方案实现的，一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除系统，它包括有：发送端、接收端、MIMO-PLC信道和滤波器；所述发送端发送OFDM信号，所述MIMO-PLC信道将OFDM信号分成多个子信号；所述滤波器将MIMO-PLC信道中的窄带噪声进行滤波，并将滤波后的信号传输至接收端。进一步，还包括有在发送端依次对信号进行了卷积编码、加扰、交织和OFDM调制。进一步，还包括有：通过仿真获得和窄带噪声相关的信号，通过自适应干扰抵消进行消除；窄带噪声的时域仿真是通过多个不同频率的正弦波的叠加而得到的如下式所示：式中：Ai(t)、fi、分别为第i个子载波的幅度、频率和相角。进一步，还包括有参考信号，所述参考信号是具有相同频率的正弦信号；所述参考信号是发送端信号经过MIMO-PLC信道加入窄带噪声得到。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术考虑到在MIMO-PLC系统中，发送信号经过OFDM调制后到达接收端的信号是时域信号。并且能够通过分析窄带噪声的时域特性，可以获得和窄带噪声相关的信号，采用自适应消除算法，进而可以通过自适应干扰抵消进行消除；因此能在时域对窄带噪声进行消除。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。附图说明本专利技术的附图说明如下：图1为多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法的流程示意图。图2为多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法的自适应干扰抵消原理图。图3为多入多出电力线通信窄带噪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：通过测量窄带噪声数据，获得信道模型参数的统计特性；S2：根据步骤S1中的统计特性，建立MIMO‑PLC信道模型；S3：根据步骤S2中的模型，采用自适应消除算法，在时域内对窄带噪声进行消除。

【技术特征摘要】
1.一种多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：通过测量窄带噪声数据，获得信道模型参数的统计特性；S2：根据步骤S1中的统计特性，建立MIMO-PLC信道模型；S3：根据步骤S2中的模型，采用自适应消除算法，在时域内对窄带噪声进行消除。2.如权利要求1所述的多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法、系统，其特征在于，步骤S2中的MIMO-PLC信道模型为3×3MIMO-PLC信道模型；包括有三个输入端，分别为：第一输入端L-N、第二输入端N-PE和第三输入端PE-L；以及三个输出端，分别为：第一输出端L、第二输出端N和第三输出端PE；所述三个输入端和三个输出端产生有9个相关性的随机信道传输函数；如下：其中，HS1，D1(f)为第一输入端L-N与第一输出端L之间的传输函数；HS1，D2(f)为第二输入端N-PE与第一输出端L之间的传输函数；HS1，D3(f)为第三输入端PE-L与第一输出端L之间的传输函数；HS2，D1(f)为第一输入端L-N与第二输出端N之间的传输函数；HS2，D2(f)为第二输入端N-PE与第二输出端N之间的传输函数；HS2，D3(f)为第三输入端PE-L与第二输出端N之间的传输函数；HS3，D1(f)为第一输入端L-N与第三输出端PE之间的传输函数；HS3，D2(f)为第二输入端N-PE与第三输出端PE之间的传输函数；HS3，D3(f)为第三输入端PE-L与第三输出端PE之间的传输函数。3.如权利要求1所述的多入多出电力线通信窄带噪声的自适应消除方法，其特征在于，所述自适应消除算法包括有：参考信号d(n)、有用信号s(n)、第一噪声N1(n)、输入信号y(n)、第二噪声信号N2(n)和误差信号e(n)；它们之间的关系有：参考信号d(n)包括有用信号s(n)和第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松浓，侯兴哲，刘晓，郑可，叶君，程小明，徐国庆，孙洪亮，曾妍，谢广成，刘型志，陈文礼，杨芾藜，宫林，胡晓锐，籍勇亮，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50