[发明专利]基于EMD-TFPF的电力线通信信号去噪算法

说明书

基于EMD‑TFPF的电力线通信信号去噪算法。信号通信过程中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，严重影响通信系统通信质量。本发明的基于EMD‑TFPF的电力线通信信号去噪算法，引用经验模态分解方法对TFPF进行改进；将信号分解为不同模态，在不同模态采用不同窗长进行TFPF滤波，以在信号保真和噪声压制方面得到更好的权衡。本发明方法具有更好的信号保真和噪声压制作用，可以有效地消除电力线通信系统噪声，降低误码率(BER)，提高通信质量。

技术领域：

本发明涉及一种基于EMD-TFPF的电力线通信信号去噪算法。

背景技术：

电力通信网是保证电力系统安全稳定运行的重要基础设施，随着我国智能电网建设的大力推进，各电力公司纷纷将电力通信网的建设工作作为智能电网建设的一个重要环节。虽然微波、光纤等通信技术已经应用于电力通信系统中，但是利用现有电力线进行通信的技术，因其不需重新铺设线路，经济成本低一直受到人们的重视。然而，电力线并不是专门为通信所设计，存在很多不利于通信的因素。信号传输过程中的多径效应和频率选择性衰落，非线性和非平稳性特征，都严重阻碍着电力线通信系统的应用。而且，更重要的是，在电力线通信系统中，由于发射端和接收端之间存在大量的分支和电力设备，导致电力线信道中存在大量的噪声。这些噪声严重影响系统的可靠性，导致系统通信质量降低。因此噪声成为了阻碍电力线通信系统应用的一大难题。为了提高电力线通信质量，大量国内外学者对电力线信道噪声及噪声消除技术进行了研究。如电力线通信系统噪声特征，建立噪声模型，并基于模型研究噪声对电力线通信系统的影响。基于电力线噪声模型，研究电力线通信信号噪声消除方法。但是，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，严重影响通信系统通信质量。因此，有必要研究在低噪声情况下的噪声消除技术。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于EMD-TFPF的电力线通信信号去噪算法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于EMD-TFPF的电力线通信信号去噪算法，针对电力线通信系统中，发射端与接收端之间存在大量噪声严重影响通信质量的情况，引用时频峰值滤波算法作为噪声消除技术；考虑时频峰值滤波算法中窗长选择的严格限制，引用经验模态分解方法对TFPF进行改进；将信号分解为不同模态，在不同模态采用不同窗长进行TFPF滤波，以在信号保真和噪声压制方面得到更好的权衡；所述的通信信号去噪算法的通过以下步骤实现：

步骤一、对通信信号进行EMD分解，分解出噪声主导的高频分量和信号主导的低频分量；

步骤二、根据分量的不同，选用不同窗长的TFPF对IMF分量进行处理，窗长的选取原则为：

选用长窗长对高频IMF进行噪声压制；而信号主导的低频分量因为噪声含量少，信号成分多，选取短窗长，保持信号成分，去除少量的噪声分量；

步骤三、对处理过的IMF进行相加，并加上残量，最终得到处理后的通信信号。

有益效果：

1.本发明采用TFPF，该方法具有更好的信号保真和噪声压制作用，可以有效地消除电力线通信系统噪声，降低误码率(BER)，提高通信质量。

2.本发明采用经过EMD-TFPF处理过后的波形，更接近与原始信号的波形。而且，因为传统的TFPF选用的是统一的窗长，所以在某些波峰波谷因为窗长内非线性的问题，会导致估计偏差，出现波动。采用EMD-TFPF方法，不仅可以有效地消除噪声，对原始信号进行增强，在低信噪比情况下良好工作，并且相对原始TFPF算法，可以进一步提高系统的可靠性，保证系统安全可靠通信，提高信噪比。能够更好地提高电力线通信系统的可靠性和通信质量。

具体实施方式：

具体实施方式一：