[发明专利]适用于智能电能表的低压电力线载波通信噪声抑制方法

说明书

本发明公开了适用于智能电能表的低压电力线载波通信噪声抑制方法，包括：步骤1，接收含噪信号s(n)；步骤2，判断含噪信号s(n)是否存在随机脉冲噪声干扰，若存在，则转入步骤3，若不存在，则转入步骤5；步骤3，取得随机脉冲噪声估计，重建随机脉冲噪声i(n)；步骤4，将含噪信号s(n)与重建的随机脉冲噪声i(n)作差，得到不含随机脉冲噪声的信号s₁(n)；步骤5，判断不含随机脉冲噪声的信号s₁(n)是否具有较强谐波分量，若存在，则转入步骤6，若不存在，则得到输出信号x(n)＝s₁(n)；步骤6，取得谐波噪声的估计，重建谐波噪声f(n)；步骤7，将信号s₁(n)与重建的谐波噪声f(n)作差，得到消噪后的信号x(n)，并输x(n)。其应用时，可以有效减少随机脉冲噪声和谐波噪声对载波信号的影响，提高通信质量。

技术领域

本发明涉及通信系统中的噪声抑制技术领域，具体涉及适用于智能电能表的低压电力线载波通信噪声抑制方法。

背景技术

电网是世界上分布最广泛、覆盖地区最多的网络，采用低压电力线作为通信信道具有独特的优势。在实际生产生活中，由于应用的不同，以及各地区的配网结构和电力线信道特性的差异，使得许多电力线通信系统之间缺乏兼容性。为了保证低压电力线载波通信系统的互换性，需要实现对电力线噪声的抑制，提高通信质量。电网系统中的噪声污染是相当严重的，尤其是低压电力线上数量庞大、种类繁多的电器接入，导致电力线载波通信受到很大影响。电网中的噪声主要有两类：一类是非人为噪声，例如雷电在电力线上产生的噪声；另一类是人为噪声，来自各类电器、输电设备等。影响电力线通信的主要是人为噪声，其中以脉冲噪声和谐波噪声干扰最为严重。对于随机脉冲噪声，一般由电器接入产生，是一种非高斯分布噪声，脉冲宽度基本不超过3ms，在时域上具有稀疏性；而电力线上产生的谐波噪声，特别是3次、5次、7次谐波，在工频一定的情况下，谐波噪声分布在特定的一些频点上，满足频域上的稀疏性。实际情况下，低次谐波分量幅值相对较大，是影响通信质量的主要因素。因此检测并消除低压电力线载波信号传输过程中的噪声对载波通信质量的提高和载波通信模块互换性的研究都有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供适用于智能电能表的低压电力线载波通信噪声抑制方法，其应用时，可以有效减少随机脉冲噪声和谐波噪声对载波信号的影响，提高通信质量，促进载波通信模块互换性的研究。

本发明通过以下技术方案实现：

适用于智能电能表的低压电力线载波通信噪声抑制方法，包括以下步骤：

步骤1，通过智能电能表接收一串低压电力线含噪信号s(n)；

步骤2，对含噪信号s(n)进行幅值估计，判断该载波信号是否存在随机脉冲噪声干扰，若存在，则转入步骤3，若不存在，则转入步骤5；

步骤3，运用压缩感知理论得到随机脉冲噪声估计，重建随机脉冲噪声i(n)；

步骤4，将接收到的含噪信号s(n)与重建的随机脉冲噪声i(n)作差，得到不含随机脉冲噪声的信号s₁(n)；

步骤5，对不含随机脉冲噪声的信号s₁(n)频率分量进行估计，判断该信号是否具有较强谐波分量，即是否存在谐波噪声，若存在，则转入步骤6，若不存在，则得到输出信号x(n)＝s₁(n)；

步骤6，运用压缩感知(CS)理论得到谐波噪声的估计，并重建谐波噪声f(n)；

步骤7，将信号s₁(n)与重建的谐波噪声f(n)作差，得到消噪后的信号x(n)，并输出消噪后的信号x(n)。

优选地，在步骤3中，重建随机脉冲噪声i(n)时，根据随机脉冲噪声的时域稀疏性建立观测矩阵Θ_i(n)，并通过OMP算法实现脉冲噪声位置和幅度的估计，从而实现重构。