电力线通信系统中脉冲噪声消除算法研究

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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。
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