基于独立分量分析的低压电力线信号去噪研究

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1、硕士学位论文第一章绪论1．4PL0存在的主要问题由于电力线不是为通信而设计，所以低压宽带PLC与专用宽带通信方式相比较还不够完善，实际应用中还有一定的差距，总体说来PLC需要解决好以下几个关键问题171【9】【10】：(1)恶劣的信道环境问题电力线最初的设计目的是用来传送工频电能的，在设计上不可能考虑到高频通信技术的特殊要求，因而导致电力线信道呈现出强烈的频率选择性衰落、剧烈的阻抗变化、大量的噪声，同时也表现出时变特性。因此，要在电力线实现高速、可靠的数据传输，必须选择一种合适的调制技术，相应的纠

2、错编码方案，自适应技术等等。(2)标准化问题从使用的电磁波频率范围来看，电力线通信可以分为低频(或窄带)电力线通信(LFPLC或NBPLC)和高频(或宽带)电力线通信(HFPLC或BBPLC)。LFPLC已经有比较完善的标准，如频率方面，美国规定使用50"--'450kHz，欧洲规定使用3～148．5kHz，其中3"-'95kHz用于接入通信，95"-"140kHz用于室内通信。HFPLC是最近几年开始出现的技术，使用频率大致为l"--'30MHz。目前标准化程度很低。各种技术正在实验比较和不断发

3、展，还没有形成优胜劣汰、统一制式的局面。当前标准化研究内容的主要方面是：频率使用范围及其应用划分、发射频率灵活控制技术、PLC系统之间的共存协调、电磁兼容等。(3)实用化问题PLC技术的发展虽然已经日趋成熟，但在设备研发水平上还需要进一步提高。当前国内生产的PLC设备均是采用国外的专用芯片，在大规模商业化应用时必然产生许多制约。同时，国外的配电网结果与国内相比有较大差别，国外的PLC产品在国内应用时还需要结合我国电力线信道自身的特性加以技术改进。因此，掌握PLC产品的核心技术，根据我国电网的自身特

4、点以及特定需求，研发出符合我国国情、具有自主知识产权的PLC产品，也是当前的一个重要问题。1．5现有的抑制电力线噪声的办法综上所述，电力线路阻抗的不稳定性对信号的大衰减、高噪声，成为一个极不理想的有线信道。但是，现代通信技术的发展采用了抑制噪声、提高信噪比的技术，使电力线通信的广泛应用成为可能Illl。硕上学位论文第一章绪论(1)合理选择编码方式，降低信息传输的误码率在电力线通信系统中，差错控制编／译码技术用来检测和纠正信息在传输过程中发生的错误，即在发送原始信息序列之后添加一定冗余比特或码元，接

5、收端就利用这些冗余信息来检测并纠正错误。由于电力网对传输信息的高衰减、强干扰特性，造成信号在传输过程中严重畸变。采用差错控制编／译码技术难以纠正传输过程中发生的错误。目前，最好的办法是采用自适应编／译码技术。基本上可以解决电力线通信中信息传输误码率高的问题。这种技术的基本原理是将要发送的数据变换成特殊的码组(这些码组的编制协议收、发端相同)，经载波后沿电力线发送出去。如果接收端能顺利识别收到的码组，则进行再生判决还原出原数据。如果信息在传输中由于干扰、畸变造成识别困难，则接收端把收到的畸变码组反传

6、给发送端。发送端根据返回的码组自动推算出信道畸变特性，并选择反畸变的码组重新发送信息，直到接收成功。很明显，本系统的可靠性高、误码率极低，能满足电力线通信的要求。然而，必须指出的是，由于这种方法在信息编码时加入了很多冗余编码，使得信息量增加了，它对信息的传输速率提出了更高的要求。因此，采用差错控制编／译码技术难以纠正传输过程中发生的部分错误，采用自适应编／译码技术，能基本上解决电力线通信中信息传输误码率高的问题。(2)合理选择调制方式，减少噪声对信息传输的影响现有的电力线载波式主要有窄带调频(NB

7、FM)、跳频、扩频。针对我国电力线的大量实验表明，不同的调制方式可得出不同的结果。最适合我国电力网通信的载波形式为传统的高灵敏度的窄带调频(NBFM)技术。它是一项成熟的传统技术，在电力线模拟通讯方面早已达到实用标准，现在已能做到在电力线上跨相位甚至跨变压器进行通信，唯一的缺点是对数据信号传输会引起信号的严重畸变。对于目前呼声很高的扩频方式，经测试比较，并非最理想的方法，它牺牲了空问传输时所占用的带宽。(3)选择有效的信号处理方法，尽可能的去除噪声长期以来，Fourier变换是信号去噪的主要手段，

8、利用Fourie：变换给信号去噪等价于信号通过一个低通或高通滤波器。它利用Fourie：变换把信号映射到频域内加以分析，但是Fourier变换在给信号去噪的同时，也模糊了信号的位置信息，并且在实际应用中，大多数信号都是非平稳的，非平稳信号谱沿时间轴无限扩展，此时Fourie：变换的基函数很难与其匹配，这给Fourier变换对非平稳信号去噪带来了困难。近年来，小波理论得到了迅速的发展，由于其良好的时频特性，因而应用非常广泛。在信号去噪领域，小波理论同样受到了许多学者的重视。因此可以利