一种微弱光电信号调制解调电路设计研究

本文针对微弱光电信号或弱信噪比条件下的光电信号检测及数据采集,设计了一种基于自相关检测原理的调制解调电路,旨在用于传感器的光电强度调节及低信噪比信号检测.该电路利用自相关特性较明显的伪随机码与光纤传感器对被检测微弱信号进行调制解调,通过检测输出光强度达到检测微弱信号的目的.同时,对该电路方案进行了强噪声条件下的检测性能仿真研究,仿真结果表明,该电路方案能够有效地实现弱信噪比条件下的光电信号检测及数据采集.     

基于相位差校正法的电力谐波分析中窗函数的研究

研究了基于相位差校正法的电力谐波分析方法,仿真比较了4种电力采样信号(无噪声、小噪声(信噪比60dB)、大噪声(信噪比40 dB)和含有间谐波)分别加4种窗函数(汉宁窗、布拉克曼一哈利斯窗、二阶卷积窗和四阶卷积窗)时谐波参数估计误差.结果表明,无噪声条件下,加卷积窗的估计精度比加余弦窗时高9-10个数量级;在有噪声条件下.几种窗函数对估计精度的影响基本一致.     

基于IPv6的电力线载波通信分片独立的重传机制

将IPv6技术应用于智能电网的电力线载波通信网络中,有效降低丢包率是亟待突破的技术难题。为此,提出一种电力线载波通信网络中IPv6报文分片独立的重传机制,综合载波信号强度和路由跳级数进行分片重传路径抉择,通过分片重传请求获取丢失分片的信息,并利用分片重传响应实现对丢失分片的重传。在重传分片过程中,选择的传输路径相互独立。搭建了电力载波通信配电网Mesh拓扑结构测试平台,测试结果表明该分片独立的重传机制能够有效减少通信中IPv6数据包的丢包数量,从而提高了电力载波IPv6的通信可靠性。     

基于互高阶谱Pisarenko方法的间谐波计算

电力系统间谐波的问题日益突出,准确地将间谐波的幅值、频率检测出来,是电力系统急待解决的问题.本文应用互高阶谱的Pisarenko方法可以在混合噪声背景下准确地将间谐波的幅值、频率计算出来.在互高阶累积量Yule-Walker基础上,首先将信号的特征空间分解为信号子空间与噪声子空间,再构建特征多项式,计算出各次谐波分量的幅值与频率.仿真和试验结果表明,该方法在低信噪比和短数据下,频率的测量精度优于0.03%,幅值的测量精度优于5%,谱估计的分辨率高,稳定性好.     

双阈值系统中的随机共振研究

通过双阈值系统中的随机共振特性,研究含有高斯白噪声的信号。在一定条件下,由于系统、信号和噪声的协同作用而产生随机共振现象,并通过某一噪声强度下的信号增益及信噪比增益表现出来。最后,通过MATLAB仿真演示了信号增益和信噪比增益与输入噪声强度的关系。     

基于Fast-ICA和对称正交化的谐波检测

提出一种基于Fast-ICA和对称正交化的电能质量谐波检测方法。在简要介绍独立成分分析方法的基础上,把多次谐波信号看作多个独立成分的线性组合,采用基于负熵极大独立性准则的Fast-ICA算法实现一个独立成分的估计。再利用对称正交化方法实现多个独立成分的并行估计,分别分离出基波信号、各次谐波信号和噪声信号,以实现对谐波的检测。仿真结果表明,该方法可较准确地检测出各次谐波成分的频率和幅值且对噪声不敏感,与基于渐进正交化的Fast-ICA算法相比,该方法具有更高的检测精度和更快的收敛速度。     

基于Fast-ICA和对称正交化的谐波检测

提出一种基于Fast-ICA和对称正交化的电能质量谐波检测方法。在简要介绍独立成分分析方法的基础上,把多次谐波信号看作多个独立成分的线性组合,采用基于负熵极大独立性准则的Fast-ICA算法实现一个独立成分的估计。再利用对称正交化方法实现多个独立成分的并行估计,分别分离出基波信号、各次谐波信号和噪声信号,以实现对谐波的检测。仿真结果表明,该方法可较准确地检测出各次谐波成分的频率和幅值且对噪声不敏感,与基于渐进正交化的Fast-ICA算法相比,该方法具有更高的检测精度和更快的收敛速度。     

基于经验小波变换的电力系统谐波检测方法

针对噪声干扰下的稳态以及暂态谐波检测问题,首次提出一种基于经验小波变换的电力系统谐波检测方法。首先利用经验小波变换从电力谐波信号中提取出一组具有紧支撑频谱的调幅-调频分量,实现各次谐波与基波信号的分离。接着对分离出的谐波分量进行Hilbert变换,从而获取各次谐波的幅值和频率检测参数以及暂态谐波的扰动起止时刻。对多类谐波信号的仿真结果表明,所提方法有效避免了传统Hilbert-Huang变换存在的模态混叠问题,即使在低信噪比下也能实现多频谐波信号的自适应分解,在确保各类参数检测结果精度的同时,兼具良好的噪声鲁棒性和检测实时性。     

一种基于非线性GPR模型的低压电力线信道估计算法

针对信号在低压电力线载波通信信道传输的过程中容易受到非线性脉冲噪声干扰,从而造成信号的频率选择性衰落,导致信号误码率高的问题,提出了一种改进最小平方-高斯过程回归(LS-GPR)的信道估计算法,并进行了非线性脉冲干扰消除的迭代实验,在存在脉冲干扰的条件下对算法的误码率进行了仿真计算.结果表明,该改进算法能够较大程度地消除脉冲噪声所带来的影响,在低信噪比的情况下有效降低了系统的误码率,具有良好的信道估计性能.     

一种电能质量扰动信号的联合去噪算法

传统的小波阈值去噪算法存在易丢弃真实信号、去噪效果差等缺点.该文提出了一种新的用于电能质量扰动事件的联合去噪算法.该算法首先通过强跟踪卡尔曼滤波的渐消因子大于1的次数,初步判定信号的扰动类型,然后对不同的扰动类型采取不同的去噪方法.对于仅含噪声的正弦信号和谐波信号用稀疏分解及快速傅里叶变换(FFT)做两次去噪;对暂升和暂降信号采用渐消因子准确地指示扰动起止时刻,将信号分段,并对每段信号用稀疏分解和FFT去噪;对含瞬态脉冲和暂态振荡的信号,采用不同的处理方法,首先通过稀疏分解得到稳态成分和暂态成分,对稳态成分的去噪方法与含噪声正弦信号的处理方法相同,对暂态成分的脉冲信号保留实际值,对振荡信号采用变分模态分解(VMD)去噪.大量的仿真计算表明,在不同的信噪比条件下,该文提出的算法均能够有效抑制各类扰动信号的噪声,显著提高了信噪比,且效果优于小波阈值去噪算法.     

基于正弦波点击率的非线性误差测试方法

针对ADC在通讯和多媒体技术上的应用需求,研究了基于正弦波点击率的ADC非线性误差测试方法,实现了正弦波点击率技术在ADC非线性误差测试中的应用。向ADC输入正弦波信号,对输出数字码进行标准化处理,补偿正弦波形电压分布的不均匀性,通过点击率算法推算 ADC 的微分非线性误差,并在大规模数模混合测试设备Catalyst-200上验证了算法的可靠性和精确性。实验结果表明,该算法能够精确地估算 ADC非线性误差,完整地表征了ADC线性度和丢码率,为ADC在通讯和多媒体技术上的应用提供了重要的参数依据,具有较强的工程实用性和市场前景性。     

基于OS-ELM的宽带电力线通信解映射优化算法

针对传统信道估计技术会降低通信系统有效性的缺陷,提出了一种基于在线序贯极限学习机(OS-ELM)的宽带PLC解映射优化算法,用以提高宽带电力线通信系统的通信质量。以我国广东省某小区用户电能表的实际采集数据作为原始数据,搭建了宽带电力线通信系统仿真模型,在实测的500 m四径信道下进行仿真测试并与BP神经网络以及传统的ELM进行性能对比和比较分析。试验结果表明,在各种不同信噪比的通信环境下,引入OS-ELM均表现出更快的训练速度和更好的抗干扰特性。除去信噪比过低的极端恶劣的通信环境以外,该算法均可以有效提高通信质量,降低误码率。     

基于改进随机森林的电力线通信优化算法研究

针对传统信道估计技术会占用频谱资源的缺陷,提出了一种基于改进随机森林的解映射优化算法。首先针对信源数据固有的不平衡性引入了改进SMOTE算法进行预处理,基于电力线信道特性确定了少数类数据的合成规则,并以解映射模块的子区间误码率作为评价指标进行性能分析。搭建了宽带电力线通信系统模型,以实际电表数据作为信源数据,在500 m的18径电力线信道模型下进行了仿真测试。实验结果表明,所提算法可以很好地弥补电表数据固有的不平衡性对随机森林性能的影响,极大地降低了子区间误码率的波动性。在各种信噪比环境下,引入改进随机森林算法均可以很好地优化解映射模块性能,提高宽带电力线通信质量,降低误码率。     

面向电力物联网信息感知的低压电力线与微功率无线通信融合方法

为提高电力物联网信息感知层面的覆盖范围和可靠性,提出一种构建低压电力线与微功率无线通信跨层融合网络(CPW)的方法。首先建立CPW的统一介质访问控制(MAC)层模型,为实现CPW网络层的融合提供基础支持;然后提出一种结合布朗运动与局部收敛次数控制的改进蚁群算法,完成了CPW的组网过程;对CPW的子业务流进行分配,并提出业务分配中的误码率需求因子,实现了低压电力线与微功率无线通信网络的跨层融合。仿真结果表明,该跨层融合网络的通信链路服务质量优于电力线与无线双模或级联通信网络,用户可以根据不同业务设置相应的误码率需求因子,以兼顾通信链路质量与网络负载均衡,保障CPW的高效性和可靠性。     

一种低复杂度的电力线OFDM峰均比降低方法

正交频分复用系统较高的峰均比大大限制了其在宽带电力线通信中的应用.为取得合适的峰均比,文章提出一种低复杂度的改进算法,将分组预判决与压扩技术相结合来降低峰均比的值,并给出了系统的实现方法,在建立的电力线信道模型基础上,对其进行了仿真.仿真结果表明,该算法能够改善信号的峰均比,减小误码率且计算复杂度低,有效地提高了电力线...     

基于LoRa网关的中继选择优化算法研究

为改善LoRaWAN网络架构中,终端节点移动造成信号错误传播以及高能耗问题,在混合译码放大转发(hybrid decode-amplify-and-orward, HDAF)方式下,给出一种基于LoRa网关的无线中继优化算法方案。该方案中,LoRa网关具备中继转发功能,基于节点间的位置关系,推导了HDAF方式下的误码率 (symbol-error-rate, SER)表达式。构造Lagrange函数,在SER约束的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）极值条件下,给出最佳功率分配方案。数值分析表明:同等条件下,所给方案比AF、DF方式的误码率低。各节点消耗的功率比AF、DF方式低,节省了能耗。#$NL关键词：LoRa;混合译码放大转发;功率分配;中继选择;误码率#$NL中图分类号：TN929.5     

基于软件无线电的Turbo码编码通信系统实现

为保障和提高无线信道下的数据传输可靠性和灵活性,基于通用软件无线电外设（USRP）平台设计和实现了以Turbo码作为信道编码方案的通信系统.系统发射机可采用1/2或1/3码率的Turbo码对传输数据进行编码,接收机通过软解调方法和软输入软输出的Max-Log-MAP迭代译码算法获得编码增益.仿真与测试结果表明,采用Turbo码作为编码方案可有效对抗噪声和衰落,降低传输误比特率,进而提高无线通信系统的可靠性.此外,通过文件传输等应用,进一步验证了本系统的可行性.     

Turbo码译码器的DSP实现

Turbo码以其优越的性能在通信系统中越来越受到人们的重视.由于Turbo码译码算法的复杂性,译码器通常需占用大量的存储空间和较长的运算时间,难以满足实际系统的要求.本文在深入研究Max-Log-MAP译码算法的基础上,对该算法进行了合理优化,提出了一种基于DSP的高效的软件实现方法.基于此方法实现的Turbo码译码器具有较低的误码率和较小的译码时延,在语音通信和数据通信中具有广泛的应用前景.     

基于直接序列扩频的WSN通信信道均衡算法

对无线传感器网络（WSN）通信信道进行均衡设计,抑制无线传感器节点之间的码间干扰,改善通信质量。提出一种基于直接序列扩频的WSN通信信道均衡算法。进行了WSN的信道模型设计,为了降低信道输出的稳态误差,采用时间反转镜为匹配滤波方法,进行多径信道的码间干扰滤波,设计自相关匹配滤波器,通过直接序列扩频方法实现WSN通信的信道均衡。仿真结果表明,采用该算法进行WSN的通信信道均衡设计,发射信号沿各个路径到达接收机的信号分量得到准确分离,信号的多径分量得到无误码接收,通信信道均衡效果较好,通信误比特率低于传统方法,改善了WSN通信质量,展示了较好的应用价值。     

便携式无线光电容积脉搏波采集系统设计

光电容积脉搏波(PPG)可用于心血管健康状态的分析.以STM8L051F3低功耗单片机为核心,设计了一款便携式无线光电容积脉搏波采集系统.系统的信号调理电路采用轨对轨高精度低噪声运放,信号经单片机采集后通过无线蓝牙通信模块传输至PC.在PC端利用加窗快速傅里叶变换(FFT)及Rife插值算法进行脉率计算.对5名受试者的脉率进行5 min的连续监测,将测试结果与美国BIOPAC公司生产的多导生理记录仪的测试结果进行比对,结果表明,脉率测量的算术平均绝对误差约为0.4 BPM.该系统可进一步应用于便携式心血管健康监护仪等仪器设备中.