[發(fā)明專利]基于壓縮感知的電力線噪聲壓縮方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510364686.7
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105356886B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林大朋;劉宣;唐悅;何業(yè)慎;劉慶揚;史兵;陸欣;武占俠
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市國電科技通信有限公司;中國電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 深圳市中聯(lián)專利代理有限公司 44274
• 代理人: 尹懷勤

本發(fā)明實公開了一種基于壓縮感知的電力線噪聲壓縮方法，在電力線空載時，將電力線上的噪聲通過耦合器進(jìn)行強電隔離和衰減，再通過噪聲采集設(shè)備采集電力線信道噪聲；將所述采集到的電力線信道噪聲分為背景噪聲和隨機噪聲兩類，之后，對所述背景噪聲從時域進(jìn)行特征數(shù)據(jù)提取并且存儲特征數(shù)據(jù)，根據(jù)觀測矩陣對所述隨機噪聲從頻域進(jìn)行壓縮感知處理并且將從處理后獲得的主要信息存儲；本發(fā)明還公開了一種基于壓縮感知的電力線噪聲壓縮裝置，通過本發(fā)明能夠在電力線空載時，將電力線上耦合采集下來的電力線噪聲進(jìn)行有效壓縮存儲，能夠有效減少需要存儲的數(shù)據(jù)量，達(dá)到較高的壓縮去除率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力線寬帶信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓縮感知的電力線噪聲壓縮方法及其裝置。

背景技術(shù)

電力線通信(Power Line Communication,PLC)網(wǎng)絡(luò)是世界上最大的網(wǎng)絡(luò)之一，電力線通信是以電力線作為通信信道的一種通信方式，而電力線是為傳輸電力設(shè)計的，并不是專門用來傳輸通信數(shù)據(jù)的，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和物理特性都與常規(guī)的通信傳輸介質(zhì)不同。再加上電網(wǎng)環(huán)境惡劣、受電力線信道衰減、噪聲干擾和用電設(shè)備電磁兼容性的影響，導(dǎo)致電力線通信性能隨時間、頻率、負(fù)載接入和切出的變化而隨機變化，嚴(yán)重影響了通信質(zhì)量。

當(dāng)前電力線通信技術(shù)的大范圍推廣使用需要一個過程，主要是因為在低壓配電網(wǎng)上存在復(fù)雜的電力線噪聲，噪聲干擾是影響電力線通信可靠性的最主要因素之一，這些噪聲稍縱即逝，時變特性很強，因此特別需要從低壓電力線上將噪聲采集下來并進(jìn)行高效存儲，便于后期在實驗室重復(fù)進(jìn)行各種分析和測試。

現(xiàn)在公認(rèn)在低壓電力線載波通信環(huán)境中存在著五類噪聲：有色背景噪聲、窄帶噪聲、與工頻異步的周期性噪聲、與工頻同步的周期性噪聲和突發(fā)性噪聲。這些噪聲的分布與時間、地點及負(fù)載等密切相關(guān)，使得電力線噪聲時變特性強， 同時，由于電力線噪聲覆蓋頻譜很寬，依據(jù)奈奎斯特采樣定律，A/D采樣速率須是噪聲最高頻譜的兩倍以上。因此，采集電力線噪聲需要很高的采樣速率，對于普通的電力線噪聲采集設(shè)備而言，很難長時間完整有效的存儲這些大量的采集數(shù)據(jù)。

目前，現(xiàn)存的電力線噪聲錄制設(shè)備僅僅是在電力線空載時，把電力線噪聲從電力線上耦合采集下來，進(jìn)行采集噪聲的全部存儲，由于采樣率過高，僅僅錄制幾個小時，存儲量就達(dá)T級，存儲成本過高。可見，為了使得各種PLC設(shè)備能夠更好地應(yīng)用于電力線通信網(wǎng)絡(luò)，我們亟需對不同時間，不同地點的電力線噪聲運用一種壓縮存儲方法將采集噪聲進(jìn)行有效壓縮處理，大幅度降低數(shù)據(jù)存儲量，便于后期實驗室環(huán)境下對電力線噪聲的準(zhǔn)確分析和還原后的重復(fù)測試使用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于壓縮感知的電力線噪聲壓縮方法及其裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明實施例提供一種基于壓縮感知的電力線噪聲壓縮方法，該方法為：在電力線空載時，將電力線上的噪聲通過耦合器進(jìn)行強電隔離和衰減，再通過噪聲采集設(shè)備采集電力線信道噪聲；將所述采集到的電力線信道噪聲分為背景噪聲和隨機噪聲兩類，之后，對所述背景噪聲從時域進(jìn)行特征數(shù)據(jù)提取并且存儲特征數(shù)據(jù)，根據(jù)觀測矩陣對所述隨機噪聲從頻域進(jìn)行壓縮感知處理并且將從 處理后獲得的主要信息存儲。

上述方案中，所述將所述采集到的電力線信道噪聲分為背景噪聲和隨機噪聲兩類，具體為：對采集到的電力線信道噪聲進(jìn)行FFT變換，獲得電力線信道噪聲的頻域數(shù)據(jù)點，對所述頻域數(shù)據(jù)點進(jìn)行噪聲的稀疏化處理，獲得稀疏化的噪聲幅度；將稀疏化的噪聲幅度與電力線噪聲的采樣點均值進(jìn)行對比處理，若采集的噪聲幅度小于采樣點均值，則歸為背景噪聲；若則，歸為隨機噪聲。

上述方案中，所述對所述背景噪聲從時域進(jìn)行特征數(shù)據(jù)提取并且存儲特征數(shù)據(jù)，具體為：將分離出的背景噪聲從頻域表示經(jīng)過IFFT反變換到時域，從時域進(jìn)行特征數(shù)據(jù)提取，所述特征數(shù)據(jù)包括其均值μ和方差δ²，將所述特征數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。