一种电力线通信信号自适应滤波方法技术

本发明专利技术提供一种电力线通信信号自适应滤波方法，能够有效滤除电力线通信信号中的脉冲噪声。所述方法包括：采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵；根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵；构建测量矩阵；确定滤波权重，根据得到的变换算子矩阵、滤波权重和构建的测量矩阵，迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度；将当前得到的信号矩阵进行转换，生成滤除了噪声的电力线通信信号序列。本发明专利技术涉及通信领域。

An Adaptive Filtering Method for Power Line Communication Signals

The invention provides an adaptive filtering method for power line communication signals, which can effectively filter impulse noise in power line communication signals. The method includes: acquiring power line communication signal sequence and converting it into signal matrix; constructing transformation operator matrix according to the converted signal matrix; constructing measurement matrix; determining filter weight, iteratively updating signal matrix according to the obtained transformation operator matrix, filter weight and measurement matrix until the current iteration number is equal to the power line communication signal sequence. The length of the column; converts the current signal matrix to generate a power line communication signal sequence that filters out noise. The present invention relates to the field of communication.

【技术实现步骤摘要】
一种电力线通信信号自适应滤波方法
本专利技术涉及通信领域，特别是指一种电力线通信信号自适应滤波方法。
技术介绍
电力线通信(PowerLineCommunications，PLC)，相比各种有线通信技术，有着无需重新布线、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。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，采用以正交频分复用(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。而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。随着非线性电器的应用和普及(例如，使用马达的果汁机、咖啡机和豆浆机等)，PLC信号中出现了越来越多的脉冲噪声，此类噪声的瞬时功率很大，呈现出较为明显的非平稳性和非高斯特性，现有技术中使用的低通滤波器在滤除脉冲噪声方面表现不佳，严重影响了PLC系统的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电力线通信信号自适应滤波方法，以解决现有技术所存在的低通滤波器无法有效滤除电力线通信信号中的脉冲噪声的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种电力线通信信号自适应滤波方法，包括：采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵；根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵；构建测量矩阵；确定滤波权重，根据得到的变换算子矩阵、滤波权重和构建的测量矩阵，迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度；将当前得到的信号矩阵进行转换，生成滤除了噪声的电力线通信信号序列。进一步地，所述采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵包括：采集电力线通信信号序列pori＝[P1,P2,…,PN]，其中，N为电力线通信信号序列的长度；按照电力线通信信号序列的先后次序，将电力线通信信号序列分为NR段，每段含有NC个数据，其中，符号表示上取整；如果N<NR×NC，则将最后一段不足的部分补零；将分段后的数据重新排列为矩阵的形式，一段数据为一行，得到信号矩阵进一步地，所述根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵包括：将信号矩阵转换为二维信号；确定二维信号的信号变换算子；将信号变换算子转换为矩阵形式，得到变换算子矩阵。进一步地，转换后得到的二维信号为：nr＝1,2,…,NRnc＝1,2,…,NC其中，表示二维信号，表示信号矩阵的第nr行、第nc列元素。进一步地，信号变换算子表示为：其中，表示信号变换算子，表示参量；为域中的权重函数，自变量为为域中的权重函数，自变量为上标i表示虚数单位。进一步地，变换算子矩阵表示为：其中，D表示变换算子矩阵；公式表示变换算子矩阵D中，第nr行、第nc列的元素是D为NR×NC维矩阵。进一步地，构建的测量矩阵的形式为：其中，R表示测量矩阵；I为单位矩阵；0为零矩阵。进一步地，所述确定滤波权重，根据得到的变换算子矩阵、滤波权重和构建的测量矩阵，迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度包括：通过信号矩阵迭代公式迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度N时终止迭代，得到滤除了噪声的信号矩阵其中，信号矩阵迭代公式表示为：σk＝σmax+(k-1)Δσ其中，α表示滤波权重；表示第k+1次迭代得到的信号矩阵；表示第k次迭代得到的信号矩阵；表示阈值算子；表示对矩阵D和矩阵的乘积中的所有元素进行阈值运算；xij表示矩阵的第i行、第j列元素；σmax表示中所有元素绝对值的最大值；σmin表示中所有元素绝对值的最小值。进一步地，所述将当前得到的信号矩阵进行转换，生成滤除了噪声的电力线通信信号序列包括：将得到的矩阵Prec的第一行数据作为第一段，第二行数据作为第二段，以此类推，最后一行数据作为最后一段，将这些段按照顺序连接起来，并截取前面的N个数据组成一数据序列，此数据序列就是滤除了噪声的电力线通信信号序列。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵；根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵；构建测量矩阵；确定滤波权重，根据得到的变换算子矩阵、滤波权重和构建的测量矩阵，迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度；将当前得到的信号矩阵进行转换，生成滤除了噪声的电力线通信信号序列，从而有效地、快速滤除电力线通信信号中的脉冲噪声。附图说明图1为本专利技术实施例提供的电力线通信信号滤波方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的电力线通信信号滤波方法的详细流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的数据分段和矩阵排列示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的低通滤波器无法有效滤除电力线通信信号中的脉冲噪声的问题，提供一种电力线通信信号自适应滤波方法。如图1所示，本专利技术实施例提供的电力线通信信号自适应滤波方法S101，采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵；S102，根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵；S103，构建测量矩阵；S104，确定滤波权重，根据得到的变换算子矩阵、滤波权重和构建的测量矩阵，迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度；S105，将当前得到的信号矩阵进行转换，生成滤除了噪声的电力线通信信号序列。本专利技术实施例所述的电力线通信信号自适应滤波方法，采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵；根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵；构建测量矩阵；确定滤波权重，根据得到的变换算子矩阵、滤波权重和构建的测量矩阵，迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度；将当前得到的信号矩阵进行转换，生成滤除了噪声的电力线通信信号序列，从而有效地、快速滤除电力线通信信号中的脉冲噪声。为了更好地理解本专利技术实施例所述的电力线通信信号自适应滤波方法，对其进行详细说明，如图2所示，所述电力线通信信号自适应滤波方法具体可以包括以下步骤：A1，采集电力线通信信号序列采集电力线通信信号序列pori＝[P1,P2,…,PN]，其中，N为电力线通信信号序列的长度。A2，将电力线通信信号序列pori＝[P1,P2,…,PN]进行分段并将分段后的数据重新排列为一信号矩阵P，数据分段和矩阵排列如图3所示。A21，按照电力线通信信号序列的先后次序，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力线通信信号自适应滤波方法，其特征在于，包括：采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵；根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵；构建测量矩阵；确定滤波权重，根据得到的变换算子矩阵、滤波权重和构建的测量矩阵，迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度；将当前得到的信号矩阵进行转换，生成滤除了噪声的电力线通信信号序列。

【技术特征摘要】
1.一种电力线通信信号自适应滤波方法，其特征在于，包括：采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵；根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵；构建测量矩阵；确定滤波权重，根据得到的变换算子矩阵、滤波权重和构建的测量矩阵，迭代更新信号矩阵，直至当前迭代次数等于电力线通信信号序列的长度；将当前得到的信号矩阵进行转换，生成滤除了噪声的电力线通信信号序列。2.根据权利要求1所述的电力线通信信号自适应滤波方法，其特征在于，所述采集电力线通信信号序列，将其转换为信号矩阵包括：采集电力线通信信号序列pori＝[P1,P2,…,PN]，其中，N为电力线通信信号序列的长度；按照电力线通信信号序列的先后次序，将电力线通信信号序列分为NR段，每段含有NC个数据，其中，符号表示上取整；如果N<NR×NC，则将最后一段不足的部分补零；将分段后的数据重新排列为矩阵的形式，一段数据为一行，得到信号矩阵3.根据权利要求2所述的电力线通信信号自适应滤波方法，其特征在于，所述根据转换得到的信号矩阵，构建变换算子矩阵包括：将信号矩阵转换为二维信号；确定二维信号的信号变换算子；将信号变换算子转换为矩阵形式，得到变换算子矩阵。4.根据权利要求3所述的电力线通信信号自适应滤波方法，其特征在于，转换后得到的二维信号为：nr＝1,2,…,NRnc＝1,2,…,NC其中，表示二维信号，表示信号矩阵的第nr行、第nc列元素。5.根据权利要求4所述的电力线通信信号自适应滤波方法，其特征在于，信号变换算子表示为：其中，表示信号变换算子，表示参量；为域中的权重函数，自变量为为域中...

【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