低压电力线信道噪声特性分析

2．3 噪声分析

电力线噪声分布与时间、地点及负载等密切相关，各噪声间相互独立。根据对低压信道噪声数据时域和频域数据的分析，这里我们把电力线上的噪声分成三类来分析，其分别是：背景噪声、突发性脉冲噪声和周期性脉冲噪声。

(1)背景噪声

如上所述，背景噪声包括有色噪声和窄带噪声。背景噪声的主要特性是低功率的噪声源，随频率的增大而减小，通常可保持几秒或几分钟，有时甚至几小时不变。其在不同频段的功率谱密度也随一定时间保持稳定。又称为稳态的背景噪声。通常晚上的背景噪声比白天大，图3为白天和晚上所测背景噪声时域波形与功率谱。

图3(a)和(b)为在白天和晚上的噪声时域采样波形，(c)为白天、晚上噪声PSD的比较。晚上的有色背景噪声和窄带干扰PSD比白天高出约5～15 dB。背景噪声晚上较高的可能原因是晚上用电负载的增加。

(2)脉冲噪声

脉冲噪声是随时间(以ms或μs级计)变化而变化，功率谱密度较高，在数据传输中出现错误主要就是由脉冲噪声引起，尤其是突发性脉冲噪声。由于突发性脉冲噪声是一随机事件，故其特性可用随机变量来描述。典型的突发性脉冲噪声是因开关瞬态而引起的。这些脉冲的波形类似于衰减正弦波或重叠的衰减正弦波。

3 噪声模型

如上所分析，用仿真方法对电力线通信信道内的噪声建模，我们可根据各种噪声间相互独立的原理对其中主要的三种噪声分别建模：背景噪声、突发性脉冲噪声和周期性脉冲噪声。

3．1 背景噪声

3．1．1 有色背景噪声

按图4用白噪声源经过滤波生成，噪声整形滤波器可用传递函数(Z变换)来描述：

式中，函数的分子部分B(Z)表示的是移动平均(MA)部分，其分母A(Z)表示的是自回归(AR)部分。模型参数由噪声源的方差σ2和滤波器系数组成。通过使用AR处理模型，即：B(Z)=1，参数可以用Burg算法得到。由于有色背景噪声的功率谱密度随时间的变化很慢，所以一般只有在改变模拟的噪声环境时，该参数才需要变更。

3．1．2 窄带噪声

窄带噪声可通过如下N个独立的正弦函数叠加来描述：

幅度与频率由统计结果得出，相位随机。式中，fi为每个载波的频率；Ai(t)为幅度；ψi为相位。