一种利用卡方分布的PLC信道脉冲噪声检测方法和系统技术方案

本发明专利技术的实施例公开一种利用卡方分布的PLC信道脉冲噪声检测方法和系统，所述方法包括：步骤101 获取按时间顺序采集的信号序列S；步骤102 求取相干矩阵；步骤103 求取高斯背景噪声矩阵；步骤104 求取Hubert距离；步骤105 求取卡方分布值；步骤106 判断信道脉冲噪声。判断信道脉冲噪声。判断信道脉冲噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种利用卡方分布的PLC信道脉冲噪声检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种PLC信道脉冲噪声的检测方法和系统。

技术介绍

[0002]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(Narrowband over power line，NPL)和宽带电力线通信(Broadband over power line，BPL)；窄带电力线通信是指带宽限定在3k至500kHz的电力线载波通信技术；电力线通信技术包括欧洲CENELEC的规定带宽(3148.5kHz)，美国联邦通讯委员会(FCC)的规定带宽(9490kHz)，日本无线工业及商贸联合会(Association of Radio Industries and Businesses，ARIB)的规定带宽(9450kHz)，和中国的规定带宽(3500kHz)。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1.630MHz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。
[0003]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，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；而且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，在电力线通信系统中，某些商用电力线发送器的特征是低发射功率，在一些特殊情况，发射功率甚至可能会低于18w，因此，在某些特殊情况，信号将会淹没在大量噪声中，导致电力线通信系统低信噪比情况。

技术实现思路

[0004]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，脉冲噪声变得更为常见和严重，而要滤除此类脉冲噪声，首先要检测到脉冲噪声然后才能进一步采取相应的措施，而目前已有的方法和系统对脉冲噪声的检测缺乏足够的重视。
[0005]本专利技术的目的是提供一种利用卡方分布的PLC信道脉冲噪声检测方法和系统，所提出的方法利用了PLC信道脉冲噪声差值与背景噪声差值在卡方分布方面的差异，提高了脉冲噪声检测性能。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算也较为简单。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种利用卡方分布的PLC信道脉冲噪声检测方法，包括：
[0008]步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；
[0009]步骤102求取相干矩阵，具体为：相干矩阵记为C，所用求取公式为：
[0010]C＝[S-m0]T
[S-m0][0011]其中：
[0012]m0为所述信号序列S的均值；
[0013]N为所述信号序列S的长度；
[0014]步骤103求取高斯背景噪声矩阵，具体为：
[0015]高斯背景噪声矩阵记为G，所用计算公式为：
[0016][0017]其中：
[0018]M为高斯背景噪声矢量，其第n个元素为m
n
，所用计算公式为：
[0019][0020]表示均值为m0方差为的正态分布函数；
[0021]为所述信号序列S的方差；
[0022]步骤104求取Hubert距离，具体为：所述信号序列S的Hubert距离记为h，其求取公式为：
[0023]h＝||[S-m0]-1
G-1
[S-m0]||2[0024]步骤105求取卡方分布值，具体为：卡方分布值记为κ，所用计算公式为：
[0025][0026]其中：
[0027]α＝0.975为卡方分布参数；
[0028]χ
1-α,h2表示置信度为1-α自变量为h2的卡方分布函数；
[0029]步骤106判断信道脉冲噪声，具体为：
[0030]如果所述卡方分布值κ大于等于则检测到信道脉冲噪声；否则未检测到信道脉冲噪声。
[0031]一种利用卡方分布的PLC信道脉冲噪声检测系统，包括：
[0032]模块201获取按时间顺序采集的信号序列S；
[0033]模块202求取相干矩阵，具体为：相干矩阵记为C，所用求取公式为：
[0034]C＝[S-m0]T
[S-m0][0035]其中：
[0036]m0为所述信号序列S的均值；
[0037]N为所述信号序列S的长度；
[0038]模块203求取高斯背景噪声矩阵，具体为：
[0039]高斯背景噪声矩阵记为G，所用计算公式为：
[0040][0041]其中：
[0042]M为高斯背景噪声矢量，其第n个元素为m
n
，所用计算公式为：
[0043][0044]表示均值为m0方差为的正态分布函数；
[0045]为所述信号序列S的方差
[0046]模块204求取Hubert距离，具体为：所述信号序列S的Hubert距离记为h，其求取公式为：
[0047]h＝||[S-m0]-1
G-1
[S-m0]||2[0048]模块205求取卡方分布值，具体为：卡方分布值记为κ，所用计算公式为：
[0049][0050]其中：
[0051]α＝0.975为卡方分布参数；
[0052]χ
1-α,h2表示置信度为1-α自变量为h2的卡方分布函数；
[0053]模块206判断信道脉冲噪声，具体为：
[0054]如果所述卡方分布值κ大于等于则检测到信道脉冲噪声；否则未检测到信道脉冲噪声。
[0055]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0056]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，脉冲噪声变得更为常见和严重，而要滤除此类脉冲噪声，首先要检测到脉冲噪声然后才能进一步采取相应的措施，而目前已有的方法和系统对脉冲噪声的检测缺乏足够的重视。
[0057]本专利技术的目的是提供一种利用卡方分布的PLC信道脉冲噪声检测方法和系统，所提出的方法利用了PLC信道脉冲噪声差值与背景噪声差值在卡方分布方面的差异，提高了脉冲噪声检测性能。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算也较为简单。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用卡方分布的PLC信道脉冲噪声检测方法，其特征在于，包括：步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；步骤102求取相干矩阵，具体为：相干矩阵记为C，所用求取公式为：C＝[S-m0]
T
[S-m0]其中：m0为所述信号序列S的均值；N为所述信号序列S的长度；步骤103求取高斯背景噪声矩阵，具体为：高斯背景噪声矩阵记为G，所用计算公式为：其中：M为高斯背景噪声矢量，其第n个元素为m
n
，所用计算公式为：，所用计算公式为：表示均值为m0方差为的正态分布函数；为所述信号序列S的方差；步骤104求取Hubert距离，具体为：所述信号序列S的Hubert距离记为h，其求取公式为：h＝||[S-m0]-1
G-1
[S-m0]||2步骤105求取卡方分布值，具体为：卡方分布值记为κ，所用计算公式为：其中：α＝0.975为卡方分布参数；表示置信度为1-α自变量为h2的卡方分布函数；步骤106判断信道脉冲噪声，具体为：如果所述卡方分布值κ大于等于则检测到信道脉冲噪声；否则未检测到信道脉冲噪声。2.一种利用卡...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱校汲，翟明岳，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：