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(jìn)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(hào)的連續(xù)處理進(jìn)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(jì)方法，實(shí)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(jìn)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(hào)：TN919? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：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(shí)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(shí)變衰落特性，進(jìn)行電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和碼間干擾抑制，結(jié)合對(duì)電力通信系統(tǒng)載波輸出特征進(jìn)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(jìn)行電力通信系統(tǒng)載波傳輸模型設(shè)計(jì)，得到電力通信的信道模型如圖1所示.

根據(jù)每幀信號(hào)時(shí)間內(nèi)信道傳輸帶寬進(jìn)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(kuò)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(jìn)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(dòng)抑制方法，進(jìn)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(dá)信號(hào)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(gè)數(shù)，？子i和ai分別為第i條電力傳輸信道的采樣時(shí)延和包絡(luò)幅值，wc為電力通信系統(tǒng)載調(diào)制權(quán)重，對(duì)信道參數(shù)進(jìn)行插值補(bǔ)償，假設(shè)電力通信每個(gè)節(jié)點(diǎn)bi，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行信道模型設(shè)計(jì)，得到電力通信系統(tǒng)信道中碼元序列含有Nf個(gè)幀，低信噪比下多樣本檢測(cè)的統(tǒng)計(jì)分布間隔為Tf，得到電力通信系統(tǒng)的信道頻譜為：

將每個(gè)電力通信節(jié)點(diǎn)輸出的載波分為Nc個(gè)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(kuò)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(shí)間為：

采用非線性函數(shù)調(diào)制方法，進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(cè)信號(hào)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(gè)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(duì)經(jīng)過DFT處理后的輸出信號(hào)p（t）再次進(jìn)行卷積，利用共軛對(duì)稱權(quán)值進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)，輸出為ri（t），在滑窗處理下，進(jìn)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(jìn)行電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制和干擾抑制的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(hào)的連續(xù)處理進(jìn)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(duì)主瓣進(jìn)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(shí)結(jié)構(gòu)之間權(quán)值的對(duì)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(jì)方法，實(shí)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(shí)信號(hào)為x（t），信號(hào)的衰落方差（variance）定義為：

基于空時(shí)結(jié)構(gòu)的寬帶波束賦形方法進(jìn)行載波調(diào)制，分析在I個(gè)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(duì)該陣元各子帶權(quán)值進(jìn)行IDFT處理，電力通信系統(tǒng)的有限帶寬信號(hào)x（t），空間增益強(qiáng)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(shí)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(hào)的連續(xù)處理進(jìn)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(jì)方法[10]，得到電力通信系統(tǒng)載波信號(hào)y（n）與輸入信號(hào)之差，即：？著（n）=X2（n）-y（n），若X1（n）為電力通信系統(tǒng)載波信號(hào)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(jìn)行空間波束形成[11]，可記為s（n-D），D為時(shí)延參數(shù)，對(duì)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(jìn)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(duì)稱權(quán)值結(jié)構(gòu)進(jìn)行BPSK調(diào)制解調(diào)處理，根據(jù)離散頻點(diǎn)處的空時(shí)響應(yīng)進(jìn)行通帶帶寬調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力通信系統(tǒng)載波智能恢復(fù)，實(shí)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(shí)現(xiàn)步驟描述如下：

算法實(shí)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(hào)的連續(xù)處理進(jìn)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(yùn)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(jì)方法更新逆矩陣：

4.采用決策指向性信道估計(jì)方法，得到矩陣形式為：

5.采用決策指向性信道估計(jì)方法，實(shí)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(shí)現(xiàn)電力通信系統(tǒng)載波調(diào)制.

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析

為了測(cè)試該方法在實(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，采用Matlab進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，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(duì)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(hào)干擾信噪比為-14dB，多徑時(shí)延為12ms，初始化權(quán)值個(gè)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(zhǎng)度=L=2Mm=10，波束形成的迭代步長(zhǎng)？滋=0.005，根據(jù)上述仿真參數(shù)設(shè)定，進(jìn)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(hào)和調(diào)制信號(hào)如圖3所示.

以圖3的信號(hào)為測(cè)試對(duì)象，進(jìn)行電力通信系統(tǒng)的載波恢復(fù)設(shè)計(jì)，得到載波恢復(fù)結(jié)果如圖4所示.

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

采用該方法進(jìn)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(shí)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(hào)的連續(xù)處理進(jìn)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(jì)方法，實(shí)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(jìn)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.

——————————

參考文獻(xiàn)：

〔1〕劉家亮，王海燕，姜喆，等.垂直線列陣結(jié)構(gòu)對(duì)PTRM陣處理空間增益的影響[J].魚雷技術(shù)，2010，18（4）：263-267.

〔2〕喬瑩，賀玉成，周林.新型信道自適應(yīng)編碼協(xié)作體制[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2015，35（5）：1218-1223.

〔3〕張薇，謝紅梅，王保平.一種新型的分段Logistic混沌擴(kuò)頻通信算法[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2013，40（1）：59-62.

〔4〕王磊，郝士琦，張岱，等.大氣激光通信中自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的模式選擇閾值[J].激光與光電子進(jìn)展，2017，54（2）：111-117.

〔5〕祁宏偉，白海艷，候宏旭.隨機(jī)信道對(duì)激光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能影響[J].激光雜志，2017，38（1）：106-109.

〔6〕鐘凱，彭華，葛臨東.基于FABA-SISO的時(shí)變頻率選擇性衰落信道CPM信號(hào)盲均衡[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2015，37（11）：2672-2677.

〔7〕文小方，張玲華，高婉貞.基于小波去噪的自適應(yīng)波束形成算法研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2017， 27（06）：169-172.

〔8〕王慧，黃青華.基于能量最大選擇原則的語音去噪算法[J].電子測(cè)量技術(shù)，2018，41（16）：13-17.

〔9〕李艷婷，李祝博，張紅偉，等.離散多音調(diào)制可見光通信鏈路的極限速率[J].光子學(xué)報(bào)，2013，42（12）：1414-1420.

〔10〕李龍燕，李洪祚，郝子強(qiáng)，等.采用SC-FDMA技術(shù)的可見光通信信號(hào)峰均比研究[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，36（5）：108-111.

〔11〕LIU Y . Joint resource allocation in SWIPT-based multi-antenna decode-and-forward relay networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2017，66（10）： 9192-9200.

〔12〕DU C ， CHEN X ， LEI L . Energy-efficient optimisation for secrecy wireless information and power transfer in massive MIMO relaying systems[J]. IET Communications， 2017，11（1）： 10-16.