分析电力线宽带载波通信的干扰过滤技术

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2018/5/8来源:《电力设备》2017年第36期文/王吉 张乐平 金鑫 万路
[导读]摘要:在电力线宽带载波间当中存在很多干扰信号,如果利用传统的干扰模型,那么只有在高信噪比的情况下,才可以实现干扰过滤,而且在这个过程中还会会干扰到有效信号,因此获得的干扰效果也比较差。

        (中国南方电网有限责任公司  广东广州  510000)
        摘要:在电力线宽带载波间当中存在很多干扰信号,如果利用传统的干扰模型,那么只有在高信噪比的情况下,才可以实现干扰过滤,而且在这个过程中还会会干扰到有效信号,因此获得的干扰效果也比较差。利用时频峰值干扰过滤技术,恢复电力线宽带载波通信的原始信号,在处理信号之前改进时频峰值的滤波算法,实现有效的干扰过滤,这种干扰过滤可以获得良好的效果,并且其运行时间比较短,具备良好的实用性。
        关键词:电力线宽带;载波通信;干扰过滤技术
        Interference filtering technique for broadband carrier communication is analyzed
        Abstract:there are a lot of interference signal in power line broadband inter carrier interference, if using the traditional model, so only in the case of high SNR, it can realize the interference filter, and in the process will interfere with the effective signal, so the interference effect is relatively poor. Using Time-Frequency Peak Filtering Technology to recover the original signal interference, broadband power line carrier communication, frequency peak filtering algorithm improvement in signal processing before, to achieve effective interference filter, the interference filter can obtain good effect, and the operation time is short, has good practicality.
        Keywords:power line broadband; carrier communication; interference filtering technology
        建立电力通信网可以促进电力系统更加安全稳定的运行,利用电力线宽带载波可以消除电力通信网当中的自动化瓶颈,当前我国智能电网发展的速度非常快,逐渐扩大了电力线宽带载波通信的应用范围。但是在电力线宽带载波通信当中涉及很多电力设备,这些设备对于通信会造成干扰,使通信的质量和安全性受到威胁。因此需要利用电力线宽带载波通信的干扰过滤技术,将上述问题进行解决[1]。
        以此为基础,将时频峰值滤波算法进行改进,提出了有效的电力线宽带载波通信干扰过滤方法,估计瞬时瞬时频率,可以有效的识别干扰信号,利用时频峰值干扰过滤技术可以恢复电力线宽带载波通信干扰信号的原始信号,有效的改进时频峰值滤波算法,可以在电力线宽带载波通信的干扰过滤过程中有效的利用。
        一、电力线宽带载波通信的干扰过滤技术
        (一)普通的时频峰值滤波算法
        1.瞬时频率估计:计算时频峰值滤波的时候,利用瞬时频率估计范式同行就是利用频率调制的方式,将干扰信号编码成瞬时频率,利用瞬时频率估计的方式有效的估计信号,可以将干扰信号及时过滤,将有效信号及时恢复。信号瞬时频率可以体现出信号频谱的谱峰位置的实际改变状态,明确信号能量的实际分布情况。利用瞬时频率表估计通常都是在分析非平稳信号当中进行利用。
        2.时频峰值滤波技术:利用频率调制的方式,将干扰信号调制成瞬时频率,利用干扰信号分布峰值估计瞬时频率,实施瞬时频率估计的实际结果当中包括有效信号信息好有效信号恢复。利用时频峰值滤波技术,可以将电力线宽带载波通信干扰信号进行实际处理。
        利用时频峰值干扰过滤技术,干扰过滤电力线宽带载波通信,主要就是利用干扰信号的信息。恢复原始信号。电力线宽带载波通信的干扰过滤技术的实际干扰过滤过程当中,首先需要编码电力线宽带载波通信的干扰信号,使其成为瞬时频率。调制干扰信号频率,从而获得单位幅度的实际解析信号。
        解析高新年好的分布峰值,可以针对解析信号采取瞬时频率估计,以时频峰值滤波技术原理为基础,使其作为有效信号的估计值[2]。干扰信号和有效信号可以进行频谱重叠,很难将所有的有效信号进行恢复,但是这个估计值和实际值当中并没有很大的差距,因此可以利用估计值代替实际值进行有效的计算,从而可以尽快的恢复信息。
        综上所述利用瞬时频率估计干扰信号的分布峰值,可以将有效信号及时恢复,利用时频峰值滤波技术更好的过滤干扰信号。
        (二)改进时频峰值滤波技术
        利用时频峰值干扰过滤技术进行干扰过滤的时候,可以利用加窗WVD实施频率估计,实际窗长可能会导致信号保真和干扰压制当中出现一定的矛盾。如果选择的窗厂比较长,那么就会对于干扰信号产生有效的抑制,但是会衰减源信号的幅值,出现信号失真的情况。如果选择的窗厂比较短,可以对于源信号的幅值给予保护,但是其干扰过滤效果也不尽如人意。信号保真程度和干扰过滤效果对于电力线宽带载波通信的实际质量具有直接的影响,因此需要改进时频峰值滤波技术[3]。
        利用经验模态分解的方式分解信号成为一系列的本证模态,按照从高到低的顺序进行实际排序。有关于干扰信号的主导模态通常就是高频分量,利用分解的方式,出现了模态分量和信号残量。利用经验模态分解就可以形成瞬时频域估计。这种方法的基础就是信号时间尺度的特征,从而进行信号的分解,在所有类型的信号当中都可以进行实际利用,因此其利用范围是非常广泛的。
        将时频峰值载波技术进行改进,针对电力线宽带载波通信进行干扰过滤,以下是详细的过程:针对电力线宽带载波通信信号实施有效的经验模态分解,明确干扰信号主导的实际高频分量和有效信号的低频分量[4]。
        以分量的不同为基础,选择出各种窗长的时频峰值,可以处理基本模式分量。选择窗长的时候,首先需要利用长窗长,干扰抑制高频分量。有效信号的主导低频分量当中包含比较少的干扰信号,选择短窗长,可以保持有效信号的成分,从而对于信号分量进行过滤干扰。
        通过处理相加所有的分量,同时还要加上所有的残量,这才是最终的电力线宽带载波通信信号。利用时频峰值滤波技术可以干扰过滤通信信号,这样一来就可以获得良好的干扰信号过滤的良好效果,发挥出一定的创新作用。
        二、分析实验结果
        为了验证上文提出的改进过程中频峰值滤波算法的有效性,需要通过具体的实验进行验证。利用传统小波阈方法进行实际对比[5]。
        利用本文方法和小波阈值方法,干扰过滤含有干扰高咸宁侯年代通信信号,以下是良好总结构的对比图:

        含干扰信号的通信信号


        小波阈值法干扰过滤结果
        通过两个图进行对比,可以明确了利用本文方法过滤电力线宽带载波通信的干扰,获得的有效信号要比通过小波阈值方法获得的信号优质,因此就说明上文提到的这种方法具有明显的有效性。
        (二)对比两种方法的性能
        为了对于本文方法和小波阈值方法性能给予更加直观的评价,可以比较分别利用两种方法处理之后的信号信噪比和之前的信号信噪比。从中可以明确随着逐渐降低信号的信噪比,利用两种方法都可以增加信号信噪比,但是利用本文方法处理过后信号信噪比更加高一些,这就说明本文方法具有更加有效的干扰过滤效果。
        (三)对比两种方法的误码率
        比较两种方法的误码率,可以明确利用本文方法对于信号进行处理,获得的误码率要更低一些,在信号比为7dB之后,误码率曲线逐渐变得平稳,而利用小波阈值方法获得误码率一直出现较大的波动,因此可以明确利用本文方法可以获得很高准确性的干扰过滤,并且其稳定性也比较好[6]。
        (四)对比两种方法的运行时间
        对比良好总方法的实际运行时间可以明确本文方法需要的时间更低一些,这就说明本文方法具有良好的干扰过滤功能,并且其工作效率也比较高,总体性能也比较好。
        结束语:
        本文主要论述了电力线宽带载波通信的干扰过滤技技术,估计电力线宽带载波通信的干扰信号的瞬时频率,恢复其原始信号。在处理信号之前,需要改进时频峰值滤波算法,以各种窗长为基础进行实际处理,最终可以有效的过滤时频峰值滤波技术当中产生的干扰。
        参考文献:
        [1].用电信息采集系统低压电力线宽带载波通信技术标准研讨会召开[J].电力信息与通信技术,2014,12(10):68.
        [2]妙红英,高寅,王松,洪虹. 宽带电力线载波通信技术在用电信息采集系统中的应用[J].华北电力技术,2015,(04):16-19.
        [3]杜珂,王韦杰,梅平. 基于OFDM的低压电力线宽带载波通信技术在低压集抄系统中的应用[J].科技展望,2016,26(35):83-84.
        [4]曹旺斌,尹成群,谢志远,梁晓林,李雪彩.多输入多输出宽带电力线载波通信信道模型研究[J].中国电机工程学报,2017,37(04):1136-1142.
        [5]周春良,周芝梅,樊文杰,王连成,冯曦,唐晓柯.电力专用宽带电力线载波通信芯片的设计与应用[J].微型机与应用,2017,36(11):34-36+43.
        [6]周毅波,孙艺敏.基于OFDM电力线宽带通信在小区集中抄表的应用[J].电测与仪表,2012,46(S2):43-45.