基于BPSK的電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)方法研究

鄭偉

摘要：電力通信信道易受到空間介質(zhì)干擾導(dǎo)致通信基線恢復(fù)的穩(wěn)定性不好，為了提高電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和恢復(fù)能力，提出基于BPSK的電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)方法.構(gòu)建電力通信的信道均衡配置模型，采用自適應(yīng)碼間間隔均衡調(diào)制技術(shù)進行電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和干擾抑制，構(gòu)建電力通信系統(tǒng)的多徑傳輸信道抽頭調(diào)制模型，采用信號的連續(xù)處理進行電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和傳輸序列自適應(yīng)調(diào)整，采用決策指向性信道估計方法，實現(xiàn)電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和波智能恢復(fù)，提高電力通信數(shù)據(jù)的智能傳輸能力.仿真結(jié)果表明，采用該方法進行電力通信系統(tǒng)載波恢復(fù)的智能性較好，誤碼率較低，提高電力通信的抗干擾能力和均衡性.

關(guān)鍵詞：BPSK;電力通信系統(tǒng);載波;智能恢復(fù)

中圖分類號：TN919? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）08-0052-04

1 電力通信的信道模型和均衡配置

1.1 電力通信的信道模型

為了實現(xiàn)的電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)，需要首先構(gòu)建電力通信系統(tǒng)的信道傳輸結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)電力通信信道的多途時變衰落特性，進行電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和碼間干擾抑制，結(jié)合對電力通信系統(tǒng)載波輸出特征進行信道均衡調(diào)節(jié)[1]，建立電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制模型，提高電力通信系統(tǒng)的信道均衡性，使用均衡器抽頭系數(shù)進行電力通信系統(tǒng)載波傳輸模型設(shè)計，得到電力通信的信道模型如圖1所示.

根據(jù)每幀信號時間內(nèi)信道傳輸帶寬進行輸出信道的調(diào)制解調(diào)處理，根據(jù)電力通信系統(tǒng)載波輸出擴展關(guān)系，結(jié)合電力通信系統(tǒng)載波的復(fù)包絡(luò)變化特征，進行電力通信系統(tǒng)載波的沖激響應(yīng)特征分析[2]，假設(shè)電力通信系統(tǒng)的傳輸信道中的碼間干擾具有穩(wěn)態(tài)性，結(jié)合小擾動抑制方法，進行電力通信系統(tǒng)載波恢復(fù)，得到電力通信系統(tǒng)載波抵達信號S（t）由不同的脈沖沖激響應(yīng)組成，可表示為：

式中N為電力通信系統(tǒng)載波個數(shù)，？子i和ai分別為第i條電力傳輸信道的采樣時延和包絡(luò)幅值，wc為電力通信系統(tǒng)載調(diào)制權(quán)重，對信道參數(shù)進行插值補償，假設(shè)電力通信每個節(jié)點bi，對數(shù)據(jù)進行連續(xù)的調(diào)制，采用BPSK調(diào)制方法，以削波器與置零器進行信道模型設(shè)計，得到電力通信系統(tǒng)信道中碼元序列含有Nf個幀，低信噪比下多樣本檢測的統(tǒng)計分布間隔為Tf，得到電力通信系統(tǒng)的信道頻譜為：

將每個電力通信節(jié)點輸出的載波分為Nc個碼片，采用非線性函數(shù)調(diào)制方法，當(dāng)碼元傳輸帶寬Rb小于頻域擴展的倒數(shù)，采用效能函數(shù)作為非線性函數(shù)[3]，得到電力通信系統(tǒng)信道的展寬時間為：

采用非線性函數(shù)調(diào)制方法，進行電力通信系統(tǒng)的信道重建，當(dāng)滿足ciTc<Tf，？坌j∈[0，Nf-1]，表示電力通信信道的噪聲概率密度函數(shù)滿足有限帶寬分布，在帶寬受限的條件下，電力通信信道模型可以描述為：

根據(jù)電力通信系統(tǒng)的信道分布進行載波智能恢復(fù)，考慮優(yōu)化限幅器中的門限參數(shù)，得到?jīng)_擊響應(yīng)為h（n），電力通信系統(tǒng)的輸出多普勒頻移為n（n），采用效能函數(shù)作為非線性函數(shù)，構(gòu)建信道模型，進行行電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和恢復(fù)[4].

1.2 電力通信的信道均衡配置

構(gòu)建電力通信的信道均衡配置模型，采用自適應(yīng)碼間間隔均衡調(diào)制技術(shù)進行電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和干擾抑制[5]，電力通信的信道的限幅帶寬為r（t），其中輸入的探測信號為

式中hi（t）表示p（t）在電力通信信道的脈沖型調(diào)節(jié)參量，效能函數(shù)最大化門限序列滿足：

式中h′i（t）為脈沖型噪聲，S（t）經(jīng)過高放放大處理后，得到電力通信系統(tǒng)的第i個陣元間的沖激響應(yīng)，通過非線性處理，得到電力通信的信道均衡配置的卷積函數(shù)可得：

考慮無導(dǎo)數(shù)的尋優(yōu)方法，得到空頻結(jié)構(gòu)權(quán)值為：

在滑窗DFT處理模式下，電力傳輸信道的結(jié)構(gòu)權(quán)值輸出結(jié)果：

式中ni（t）為波束旁瓣，滿足ni（t）=n1i（t）*p（t）.經(jīng)過上述處理，對經(jīng)過DFT處理后的輸出信號p（t）再次進行卷積，利用共軛對稱權(quán)值進行自適應(yīng)加權(quán)，輸出為ri（t），在滑窗處理下，進行電力通信信道的干擾抑制，提高電力通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量[6].

2 電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)優(yōu)化

2.1 多徑傳輸信道抽頭調(diào)制模型

在上述構(gòu)建電力通信的信道均衡配置模型，采用自適應(yīng)碼間間隔均衡調(diào)制技術(shù)進行電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和干擾抑制的基礎(chǔ)上，進行電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和恢復(fù)，提出基于BPSK的電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)方法[7].構(gòu)建電力通信系統(tǒng)的多徑傳輸信道抽頭調(diào)制模型，采用信號的連續(xù)處理進行電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和傳輸序列自適應(yīng)調(diào)整，對主瓣進行展寬處理，得到匹配濾波函數(shù)rx（N）（？子）和Cx（N）（？子），給出空頻結(jié)構(gòu)與空時結(jié)構(gòu)之間權(quán)值的對應(yīng)關(guān)系，滿足rx（N+1）（？子）和增益Cx（N+1）（？子）的值，給出BPSK調(diào)制的遞推公式如下：

采用決策指向性信道估計方法，實現(xiàn)電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和波智能恢復(fù)[8]，輸出實信號為x（t），信號的衰落方差（variance）定義為：

基于空時結(jié)構(gòu)的寬帶波束賦形方法進行載波調(diào)制，分析在I個信道傳輸路徑中的電力傳輸?shù)陌j(luò)衰減si（t），i=1，2，…I，對該陣元各子帶權(quán)值進行IDFT處理，電力通信系統(tǒng)的有限帶寬信號x（t），空間增益強度和載波調(diào)制帶寬分別定義為：

其中，E[x3（t）]為2階錐規(guī)劃衰減特征，b為電力系統(tǒng)的峰值旁瓣電平，頻率響應(yīng)變化函數(shù)為：

總上分析，構(gòu)建多徑傳輸信道抽頭調(diào)制模型通過BPSK解調(diào)和抽樣判決處理，分析子帶的陣列響應(yīng)，實現(xiàn)子帶中心頻率調(diào)節(jié)和載波智能恢復(fù)[9].

2.2 BPSK調(diào)制和波智能恢復(fù)

采用信號的連續(xù)處理進行電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和傳輸序列自適應(yīng)調(diào)整，采用決策指向性信道估計方法[10]，得到電力通信系統(tǒng)載波信號y（n）與輸入信號之差，即：？著（n）=X2（n）-y（n），若X1（n）為電力通信系統(tǒng)載波信號s（n）的響應(yīng)特征函數(shù)，則X2（n）為BPSK調(diào)制后，在頻率響應(yīng)不變的角度區(qū)域進行空間波束形成[11]，可記為s（n-D），D為時延參數(shù)，對電力系統(tǒng)的載波幅度約束條件的轉(zhuǎn)化為二乘規(guī)劃問題[12]，進而將原問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題，得到電力通信系統(tǒng)載波誤差損失可以表示為：

通過e2（k）求關(guān)于 （k）的偏導(dǎo)數(shù)，利用共軛對稱權(quán)值結(jié)構(gòu)進行BPSK調(diào)制解調(diào)處理，根據(jù)離散頻點處的空時響應(yīng)進行通帶帶寬調(diào)制，實現(xiàn)對電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)，實現(xiàn)過程如圖2所示.

綜上分析，得到電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)實現(xiàn)步驟描述如下：

算法實現(xiàn)步驟：

初始化電力通信系統(tǒng)載波權(quán)系數(shù)：

采用信號的連續(xù)處理進行電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和傳輸序列自適應(yīng)調(diào)整，運算：

1.設(shè)置線搜索參數(shù)，更新增益向量：

2.更新效能函數(shù)和加權(quán)系數(shù)：

3.結(jié)合無參數(shù)估計方法更新逆矩陣：

4.采用決策指向性信道估計方法，得到矩陣形式為：

5.采用決策指向性信道估計方法，實現(xiàn)電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和波智能恢復(fù)，得到收斂因子？滋，直到滿足收斂條件m0=D，停止迭代，綜上分析，實現(xiàn)電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制.

3 實驗測試分析

為了測試該方法在實現(xiàn)電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和恢復(fù)中的應(yīng)用性能，進行實驗分析，采用Matlab進行仿真實驗，電力通信系統(tǒng)的碼元速率為8kBaud，電力通信的載波頻率為12kHz，對電力通信系統(tǒng)載波信息的采樣頻率為10倍載波頻率，輸入到電力通信系統(tǒng)的載波信號干擾信噪比為-14dB，多徑時延為12ms，初始化權(quán)值個數(shù)M=20，多徑幅度參數(shù)為（1，0.4，-0.6，0.18，-0.18），均衡器的抽頭長度=L=2Mm=10，波束形成的迭代步長？滋=0.005，根據(jù)上述仿真參數(shù)設(shè)定，進行電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)仿真分析，得到載波信號和調(diào)制信號如圖3所示.

以圖3的信號為測試對象，進行電力通信系統(tǒng)的載波恢復(fù)設(shè)計，得到載波恢復(fù)結(jié)果如圖4所示.

測試不同方法進行電力通信系統(tǒng)的載波恢復(fù)后的通信誤碼率，得到對比結(jié)果見表1.

采用該方法進行電力通信系統(tǒng)載波恢復(fù)的智能性較好，誤碼率較低，提高了電力通信的抗干擾能力和均衡性.

4 結(jié)語

構(gòu)建電力通信系統(tǒng)，實現(xiàn)電力的遠(yuǎn)程調(diào)度和傳輸控制，提高電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和恢復(fù)能力，提出基于BPSK的電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)方法.構(gòu)建電力通信系統(tǒng)的多徑傳輸信道抽頭調(diào)制模型，采用信號的連續(xù)處理進行電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和傳輸序列自適應(yīng)調(diào)整，采用決策指向性信道估計方法，實現(xiàn)電力通信系統(tǒng)載波的BPSK調(diào)制和波智能恢復(fù)，提高電力通信數(shù)據(jù)的智能傳輸能力.研究得知，采用該方法進行電力通信系統(tǒng)載波恢復(fù)的智能性較好，誤碼率較低，提高電力通信的抗干擾能力和均衡性，電力通信質(zhì)量得到較大改善.

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