基于BPSK的電力通信系統載波智能恢復方法研究

鄭偉

摘要：電力通信信道易受到空間介質干擾導致通信基線恢復的穩定性不好，為了提高電力通信系統載波調制和恢復能力，提出基于BPSK的電力通信系統載波智能恢復方法.構建電力通信的信道均衡配置模型，采用自適應碼間間隔均衡調制技術進行電力通信系統載波調制和干擾抑制，構建電力通信系統的多徑傳輸信道抽頭調制模型，采用信號的連續處理進行電力通信系統載波的BPSK調制和傳輸序列自適應調整，采用決策指向性信道估計方法，實現電力通信系統載波的BPSK調制和波智能恢復，提高電力通信數據的智能傳輸能力.仿真結果表明，采用該方法進行電力通信系統載波恢復的智能性較好，誤碼率較低，提高電力通信的抗干擾能力和均衡性.

關鍵詞：BPSK;電力通信系統;載波;智能恢復

中圖分類號：TN919? 文獻標識碼：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

為了實現的電力通信系統載波智能恢復，需要首先構建電力通信系統的信道傳輸結構模型，根據電力通信信道的多途時變衰落特性，進行電力通信系統載波調制和碼間干擾抑制，結合對電力通信系統載波輸出特征進行信道均衡調節[1]，建立電力通信系統載波調制模型，提高電力通信系統的信道均衡性，使用均衡器抽頭系數進行電力通信系統載波傳輸模型設計，得到電力通信的信道模型如圖1所示.

根據每幀信號時間內信道傳輸帶寬進行輸出信道的調制解調處理，根據電力通信系統載波輸出擴展關系，結合電力通信系統載波的復包絡變化特征，進行電力通信系統載波的沖激響應特征分析[2]，假設電力通信系統的傳輸信道中的碼間干擾具有穩態性，結合小擾動抑制方法，進行電力通信系統載波恢復，得到電力通信系統載波抵達信號S（t）由不同的脈沖沖激響應組成，可表示為：

式中N為電力通信系統載波個數，？子i和ai分別為第i條電力傳輸信道的采樣時延和包絡幅值，wc為電力通信系統載調制權重，對信道參數進行插值補償，假設電力通信每個節點bi，對數據進行連續的調制，采用BPSK調制方法，以削波器與置零器進行信道模型設計，得到電力通信系統信道中碼元序列含有Nf個幀，低信噪比下多樣本檢測的統計分布間隔為Tf，得到電力通信系統的信道頻譜為：

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

采用非線性函數調制方法，進行電力通信系統的信道重建，當滿足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：

根據電力通信系統的信道分布進行載波智能恢復，考慮優化限幅器中的門限參數，得到沖擊響應為h（n），電力通信系統的輸出多普勒頻移為n（n），采用效能函數作為非線性函數，構建信道模型，進行行電力通信系統載波調制和恢復[4].

1.2 電力通信的信道均衡配置

構建電力通信的信道均衡配置模型，采用自適應碼間間隔均衡調制技術進行電力通信系統載波調制和干擾抑制[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節參量，效能函數最大化門限序列滿足：

式中h′i（t）為脈沖型噪聲，S（t）經過高放放大處理后，得到電力通信系統的第i個陣元間的沖激響應，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可得：

考慮無導數的尋優方法，得到空頻結構權值為：

在滑窗DFT處理模式下，電力傳輸信道的結構權值輸出結果：

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

2 電力通信系統載波智能恢復優化

2.1 多徑傳輸信道抽頭調制模型

在上述構建電力通信的信道均衡配置模型，采用自適應碼間間隔均衡調制技術進行電力通信系統載波調制和干擾抑制的基礎上，進行電力通信系統載波調制和恢復，提出基于BPSK的電力通信系統載波智能恢復方法[7].構建電力通信系統的多徑傳輸信道抽頭調制模型，采用信號的連續處理進行電力通信系統載波的BPSK調制和傳輸序列自適應調整，對主瓣進行展寬處理，得到匹配濾波函數rx（N）（？子）和Cx（N）（？子），給出空頻結構與空時結構之間權值的對應關系，滿足rx（N+1）（？子）和增益Cx（N+1）（？子）的值，給出BPSK調制的遞推公式如下：

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

基于空時結構的寬帶波束賦形方法進行載波調制，分析在I個信道傳輸路徑中的電力傳輸的包絡衰減si（t），i=1，2，…I，對該陣元各子帶權值進行IDFT處理，電力通信系統的有限帶寬信號x（t），空間增益強度和載波調制帶寬分別定義為：

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

總上分析，構建多徑傳輸信道抽頭調制模型通過BPSK解調和抽樣判決處理，分析子帶的陣列響應，實現子帶中心頻率調節和載波智能恢復[9].

2.2 BPSK調制和波智能恢復

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

通過e2（k）求關于 （k）的偏導數，利用共軛對稱權值結構進行BPSK調制解調處理，根據離散頻點處的空時響應進行通帶帶寬調制，實現對電力通信系統載波智能恢復，實現過程如圖2所示.

綜上分析，得到電力通信系統載波智能恢復實現步驟描述如下：

算法實現步驟：

初始化電力通信系統載波權系數：

采用信號的連續處理進行電力通信系統載波的BPSK調制和傳輸序列自適應調整，運算：

1.設置線搜索參數，更新增益向量：

2.更新效能函數和加權系數：

3.結合無參數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，實現電力通信系統載波的BPSK調制和波智能恢復，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，實現電力通信系統載波調制.

3 實驗測試分析

為了測試該方法在實現電力通信系統載波調制和恢復中的應用性能，進行實驗分析，采用Matlab進行仿真實驗，電力通信系統的碼元速率為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的載波信號干擾信噪比為-14dB，多徑時延為12ms，初始化權值個數M=20，多徑幅度參數為（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，根據上述仿真參數設定，進行電力通信系統載波智能恢復仿真分析，得到載波信號和調制信號如圖3所示.

以圖3的信號為測試對象，進行電力通信系統的載波恢復設計，得到載波恢復結果如圖4所示.

測試不同方法進行電力通信系統的載波恢復后的通信誤碼率，得到對比結果見表1.

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

4 結語

構建電力通信系統，實現電力的遠程調度和傳輸控制，提高電力通信系統載波調制和恢復能力，提出基于BPSK的電力通信系統載波智能恢復方法.構建電力通信系統的多徑傳輸信道抽頭調制模型，采用信號的連續處理進行電力通信系統載波的BPSK調制和傳輸序列自適應調整，采用決策指向性信道估計方法，實現電力通信系統載波的BPSK調制和波智能恢復，提高電力通信數據的智能傳輸能力.研究得知，采用該方法進行電力通信系統載波恢復的智能性較好，誤碼率較低，提高電力通信的抗干擾能力和均衡性，電力通信質量得到較大改善.

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