电力线通信系统中脉冲噪声消除算法研究

发布时间：2020-10-24 04:11

　　 电力线通信(Power Line Communication,PLC)由于具有覆盖范围广、建设成本低、连接方便等诸多优势,近年来受到越来越多研究者的关注。伴随着信息通信技术的飞速发展,电力线通信技术正在朝着高速率、高可靠性的方向发展。然而,电力线通信系统中存在着严重的脉冲噪声干扰问题,当脉冲噪声出现时,将会产生严重的突发错误,并导致系统吞吐量的下降。因此,有必要研究有效的脉冲噪声消除技术,从而保证电力线通信系统中数据的可靠传输。针对电力线通信系统中存在的脉冲噪声问题,本文进行了如下研究:1.研究了电力线信道的传输特性,对电力线中存在的信号衰减,多径传播,噪声干扰等问题进行了分析和描述,并阐述了电力线信道的建模方法以及脉冲噪声的建模方法。2.研究了电力线通信系统中的脉冲噪声消除方法,针对非线性预处理法和迭代脉冲噪声消除法存在的问题,提出了一种改进的脉冲噪声消除方法。所提改进方法首先在时域采用非线性预处理技术消除脉冲噪声的影响;然后,利用频域的判决结果以及时域检测到的脉冲噪声样点位置信息,重构由于时域非线性预处理所引入的信号失真;最后,从非线性预处理器的输出中减去重构的非线性失真。仿真结果表明,所提改进算法与非线性预处理法相比,具有更好的误比特率性能,并且与迭代脉冲噪声消除法相比,具有更快的收敛速度。3.研究了非线性预处理法的自适应阈值确定方法,针对基于噪声参数估计的阈值确定方法和基于信号峰值估计的阈值确定方法存在的问题,提出了一种简单的、实用的自适应阈值确定方法。所提改进方法首先从受脉冲噪声干扰的接收信号中估计出信号功率和背景噪声功率之和,然后根据设定的虚警概率实现阈值的自适应确定。仿真结果表明,在不同的脉冲噪声场景下,所提自适应阈值算法的最优虚警概率仍然十分稳定,并且误比特率性能接近实际最优阈值下的性能。4.结合所提脉冲噪声消除算法和非线性预处理的阈值确定方法,给出了电力线通信系统下的脉冲噪声消除解决方案。仿真结果表明,在不同的脉冲噪声场景下,所提脉冲噪声消除方案在误比特率性能和算法收敛速度方面均具有很好的表现。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN913.6
【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 PLC技术国内外发展现状
        1.2.2 OFDM技术在PLC中的应用
    1.3 脉冲噪声消除技术研究现状
    1.4 论文主要工作及章节安排
第2章 PLC信道特性分析及OFDM系统概述
    2.1 电力线信道特性分析
        2.1.1 信道输入阻抗特性
        2.1.2 信道衰减特性
        2.1.3 信道噪声特性
    2.2 电力线信道建模
        2.2.1 多径信道模型
        2.2.2 二端口网络模型
    2.3 电力线脉冲噪声建模
        2.3.1 PLC脉冲噪声常规模型
        2.3.2 Middleton A类模型
        2.3.3 二分量高斯混合模型
    2.4 OFDM系统概述
        2.4.1 OFDM调制与解调
        2.4.2 OFDM应用在PLC系统中的优势
    2.5 本章小结
第3章 PLC系统中脉冲噪声消除算法研究
    3.1 PLC-OFDM系统模型介绍
    3.2 脉冲噪声的时域消除算法
        3.2.1 时域非线性预处理
        3.2.2 非线性处理的性能增益
        3.2.3 仿真结果与分析
    3.3 迭代脉冲噪声消除算法
        3.3.1 迭代脉冲噪声消除的基本原理
        3.3.3 仿真结果与分析
    3.4 所提改进算法
        3.4.1 改进算法的基本原理
        3.4.2 改进算法的实现步骤
        3.4.3 仿真结果与分析
    3.5 本章小结
第4章 自适应非线性预处理阈值的研究
    4.1 基于BG噪声参数估计的自适应阈值算法
        4.1.1 最优阈值确定方法
        4.1.2 BG噪声参数估计方法
    4.2 基于峰值估计的自适应阈值算法
    4.3 所提自适应阈值算法
    4.4 三种非线性阈值估计算法性能比较
    4.5 PLC系统中脉冲噪声消除整体方案
        4.5.1 脉冲噪声消除整体方案
        4.5.2 仿真结果与分析
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文工作总结
    5.2 下一步研究工作展望
参考文献
致谢
附录 A 非线性处理输出SNR的部分公式推导
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果

【参考文献】

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本文编号：2853999