CN109039379B - 电力线通信信号滤波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电力线通信信号滤波方法,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,将其转换为二维信号;对二维信号进行分解,求取电力线通信信号分解系数;根据求取的电力线通信信号分解系数,确定电力线通信信号分解系数阈值;判断求取的电力线通信信号分解系数幅值是否大于等于电力线通信信号分解系数阈值,若是,则滤除噪声的分解系数为求取的电力线通信信号分解系数,否则,滤除噪声的分解系数为预设值;利用得到的滤除噪声的分解系数,生成无噪声的电力线通信信号序列。本发明涉及电力领域。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域,特别是指一种电力线通信信号滤波方法。
背景技术
电力线通信(Power Line Communications,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(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~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(Association of Radio Industries and Businesses,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***有着广泛的应用,且技术相对成熟,但是电力线通信***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***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***的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电力线通信信号滤波方法,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,本发明实施例提供一种电力线通信信号滤波方法,包括:
采集电力线通信信号序列,将其转换为二维信号;
对二维信号进行分解,求取电力线通信信号分解系数;
根据求取的电力线通信信号分解系数,确定电力线通信信号分解系数阈值;
判断求取的电力线通信信号分解系数幅值是否大于等于电力线通信信号分解系数阈值,若是,则滤除噪声的分解系数为求取的电力线通信信号分解系数,否则,滤除噪声的分解系数为预设值;
利用得到的滤除噪声的分解系数,生成无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,将其转换为二维信号包括:
采集电力线通信信号序列P(1),P(2),…,P(N),将其转换为矩阵形式,得到信号矩阵,其中,N为电力线通信信号序列的长度;
将信号矩阵转换为二维信号。
进一步地,所述采集电力线通信信号序列P(1),P(2),…,P(N),将其转换为矩阵形式,得到信号矩阵包括:
如果N<NR×NC,则将最后一段不足的部分补零;
进一步地,转换后得到的二维信号为:
nr=1,2,…,NR
nc=1,2,…,NC
进一步地,所述对二维信号进行分解,求取电力线通信信号分解系数包括:
进一步地,所述根据求取的电力线通信信号分解系数,确定电力线通信信号分解系数阈值包括:
求取电力线通信信号分解系数幅值的均值cmean;
求取电力线通信信号分解系数幅值的均方差σ;
确定电力线通信信号分解系数阈值τ:τ=cmean+0.712*σ。
进一步地,滤除噪声的分解系数表示为:
进一步地,所述利用得到的滤除噪声的分解系数,生成无噪声的电力线通信信号序列包括:
将得到的信号矩阵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,此数据序列就是无噪声的电力线通信信号序列。
本发明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,将其转换为二维信号;对二维信号进行分解,求取电力线通信信号分解系数;根据求取的电力线通信信号分解系数,确定电力线通信信号分解系数阈值;判断求取的电力线通信信号分解系数幅值是否大于等于电力线通信信号分解系数阈值,若是,则滤除噪声的分解系数为求取的电力线通信信号分解系数,否则,滤除噪声的分解系数为预设值;利用得到的滤除噪声的分解系数,生成无噪声的电力线通信信号序列,从而有效、快速地滤除电力线通信信号中的脉冲噪声,但同时对有用信号具有高保真作用,不会造成有用信号的失真,从而提高电力线通信***的性能。
附图说明
图1为本发明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为本发明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为本发明实施例提供的数据分段和矩阵排列示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、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。
本发明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滤波方法。
如图1所示,本发明实施例提供的电力线通信信号滤波方法
S101,采集电力线通信信号序列,将其转换为二维信号;
S102,对二维信号进行分解,求取电力线通信信号分解系数;
S103,根据求取的电力线通信信号分解系数,确定电力线通信信号分解系数阈值;
S104,判断求取的电力线通信信号分解系数幅值是否大于等于电力线通信信号分解系数阈值,若是,则滤除噪声的分解系数为求取的电力线通信信号分解系数,否则,滤除噪声的分解系数为预设值;
S105,利用得到的滤除噪声的分解系数,生成无噪声的电力线通信信号序列。
本发明实施例所述的电力线通信信号滤波方法,采集电力线通信信号序列,将其转换为二维信号;对二维信号进行分解,求取电力线通信信号分解系数;根据求取的电力线通信信号分解系数,确定电力线通信信号分解系数阈值;判断求取的电力线通信信号分解系数幅值是否大于等于电力线通信信号分解系数阈值,若是,则滤除噪声的分解系数为求取的电力线通信信号分解系数,否则,滤除噪声的分解系数为预设值;利用得到的滤除噪声的分解系数,生成无噪声的电力线通信信号序列,从而有效、快速地滤除电力线通信信号中的脉冲噪声,但同时对有用信号具有高保真作用,不会造成有用信号的失真,从而提高电力线通信***的性能。
为了更好地理解本发明实施例所述的电力线通信信号滤波方法,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P(1),P(2),…,P(N),其中,N为电力线通信信号序列的长度,其中,电力线通信信号序列也可称为电力线通信数据序列。
A2,将电力线通信信号序列P(1),P(2),…,P(N)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P(1),P(2),…,P(N)的先后次序,将电力线通信信号序列P(1),P(2),…,P(N)分为NR段,每段含有NC个数据,其中,符号表示上取整,例如,这样做的目的是所有的数据都参与运算,不舍弃数据。
一般情况下,NR=256或512或1024,在实际应用中,NR的取值由实际应用场景确定。
A22,如果N<NR×NC,则将最后一段不足的部分补零。
nr=1,2,…,NR
nc=1,2,…,NC
A5,确定电力线通信信号分解系数阈值,具体的步骤可以包括:
A 51,求取电力线通信信号分解系数幅值的均值cmean;
A 52,求取电力线通信信号分解系数幅值的均方差σ;
A 53,确定电力线通信信号分解系数阈值τ:τ=cmean+0.712*σ。
A6,确定滤除噪声的分解系数
A7,求取新的电力线通信信号
A8,重新排列数据,得到无噪声的电力线通信信号序列
将得到的信号矩阵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,此数据序列就是无噪声的电力线通信信号序列。
本发明实施例所述的电力线通信信号滤波方法,可以有效滤除电力线通信信号中的脉冲噪声。滤除噪声之后,PLC信号的信噪比可以提高3dB左右。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种电力线通信信号滤波方法,其特征在于,包括:
采集电力线通信信号序列,将其转换为二维信号;
对二维信号进行分解,求取电力线通信信号分解系数;
根据求取的电力线通信信号分解系数,确定电力线通信信号分解系数阈值;
判断求取的电力线通信信号分解系数幅值是否大于等于电力线通信信号分解系数阈值,若是,则滤除噪声的分解系数为求取的电力线通信信号分解系数,否则,滤除噪声的分解系数为预设值;
利用得到的滤除噪声的分解系数,生成无噪声的电力线通信信号序列;
其中,所述采集电力线通信信号序列,将其转换为二维信号包括:
采集电力线通信信号序列P(1),P(2),…,P(N),将其转换为矩阵形式,得到信号矩阵,其中,N为电力线通信信号序列的长度;
将信号矩阵转换为二维信号;
其中,所述采集电力线通信信号序列P(1),P(2),…,P(N),将其转换为矩阵形式,得到信号矩阵包括:
如果N<NR×NC,则将最后一段不足的部分补零;
其中,转换后得到的二维信号为:
nr=1,2,…,NR
nc=1,2,…,NC
其中,所述对二维信号进行分解,求取电力线通信信号分解系数包括:
其中,所述根据求取的电力线通信信号分解系数,确定电力线通信信号分解系数阈值包括:
求取电力线通信信号分解系数幅值的均值cmean;
求取电力线通信信号分解系数幅值的均方差σ;
确定电力线通信信号分解系数阈值τ:τ=cmean+0.712*σ;
其中,滤除噪声的分解系数表示为:
其中,所述利用得到的滤除噪声的分解系数,生成无噪声的电力线通信信号序列包括:
将得到的信号矩阵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,此数据序列就是无噪声的电力线通信信号序列;
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