[发明专利]一种利用F平方模的PLC信道脉冲噪声检测方法和系统

权利要求书

1.一种利用F平方模的PLC信道脉冲噪声检测方法，其特征在于，包括：

步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；

步骤102求取数据延迟因子K，具体为：所述数据延迟因子K计算公式为其中，snr为所述信号序列S的信噪比；N为所述信号序列S的长度；为下取整运算；

步骤103生成第n个信号延迟序列ΔSⁿ，具体为：所述第n个信号延迟序列ΔSⁿ的第i个元素为i为第一元素序号，其取值范围为i＝1,2,···,n；所述第n个信号延迟序列ΔSⁿ的第j个元素为0；j为第二元素序号，其取值范围为j＝i+1,i+2,···,N；为所述信号序列S的第|i+K|_N个元素；| |_N表示以N为模取余数运算；n为延迟序列序号，其取值范围为n＝1,2,···,N；

步骤104求取高斯初始矩阵Q⁰，具体为：所述高斯初始矩阵Q⁰的第o行第z列元素的计算公式为其中，rand[0,1]为区间[0,1]内均匀分布随机函数；randG[0,1]是均值为0，均方差为1的高斯分布随机函数；m₀为所述信号序列S的均值；σ²为所述信号序列S的方差；o为行序号，其取值范围为o＝1,2,···,N；z为列序号，其取值范围为z＝1,2,···,N；

步骤105初始化迭代控制参数k，具体为：所述迭代控制参数k的值初始化为0；

步骤106求取高斯优化更新矩阵Q^k+1，具体为：所述高斯优化更新矩阵Q^k+1的计算公式为其中，a_l为相关矩阵B的第l个特征矢量；l为特征矢量序号，其取值范围为l＝1,2,···,N；所述相关矩阵B的计算公式为B＝[ΔS^N-m₀]^T[ΔS^N-m₀]；λ为优化因子，所述优化因子λ的计算公式为I为单位矩阵；

步骤107求取F平方模误差ε^k+1，具体为：所述F平方模误差ε^k+1的计算公式为其中，|| ||_F表示Frobenius模；

步骤108判断所述F平方模误差ε^k+1是否大于或等于预设阈值ε₀，具体为：如果所述F平方模误差ε^k+1大于或等于预设阈值ε₀，则所述迭代控制参数k的值加1并返回所述步骤106、所述步骤107和所述步骤108重新迭代，直至所述F平方模误差ε^k+1小于所述预设阈值ε₀为止，迭代过程结束，并将所述高斯优化更新矩阵Q^k+1的值记为最佳高斯优化矩阵Q_opt；其中所述预设阈值ε₀的值为ε₀＝0.001；

步骤109求取F平方模优化因子H_n，具体为：所述F平方模优化因子H_n的求取公式为

步骤110判断PLC脉冲噪声，具体为：如果所述F平方模因子H_n大于或者等于脉冲噪声判断阈值κ₀，则所述信号序列S的第n点处检测到脉冲噪声；如果所述F平方模优化因子H_n小于所述脉冲噪声判断阈值κ₀，则所述信号序列S的第n点处未检测到脉冲噪声；其中，所述脉冲噪声判断阈值κ₀的计算公式为

2.一种利用F平方模的PLC信道脉冲噪声检测系统，其特征在于，包括：

模块201获取按时间顺序采集的信号序列S；

模块202求取数据延迟因子K，具体为：所述数据延迟因子K计算公式为其中，snr为所述信号序列S的信噪比；N为所述信号序列S的长度；为下取整运算；

模块203生成第n个信号延迟序列ΔSⁿ，具体为：所述第n个信号延迟序列ΔSⁿ的第i个元素为i为第一元素序号，其取值范围为i＝1,2,···,n；所述第n个信号延迟序列ΔSⁿ的第j个元素为0；j为第二元素序号，其取值范围为j＝i+1,i+2,···,N；为所述信号序列S的第|i+K|_N个元素；| |_N表示以N为模取余数运算；n为延迟序列序号，其取值范围为n＝1,2,···,N；

模块204求取高斯初始矩阵Q⁰，具体为：所述高斯初始矩阵Q⁰的第o行第z列元素的计算公式为其中，rand[0,1]为区间[0,1]内均匀分布随机函数；randG[0,1]是均值为0，均方差为1的高斯分布随机函数；m₀为所述信号序列S的均值；σ²为所述信号序列S的方差；o为行序号，其取值范围为o＝1,2,···,N；z为列序号，其取值范围为z＝1,2,···,N；

模块205初始化迭代控制参数k，具体为：所述迭代控制参数k的值初始化为0；

模块206求取高斯优化更新矩阵Q^k+1，具体为：所述高斯优化更新矩阵Q^k+1的计算公式为其中，a_l为相关矩阵B的第l个特征矢量；l为特征矢量序号，其取值范围为l＝1,2,···,N；所述相关矩阵B的计算公式为B＝[ΔS^N-m₀]^T[ΔS^N-m₀]；λ为优化因子，所述优化因子λ的计算公式为I为单位矩阵；

模块207求取F平方模误差ε^k+1，具体为：所述F平方模误差ε^k+1的计算公式为其中，|| ||_F表示Frobenius模；

模块208判断所述F平方模误差ε^k+1是否大于或等于预设阈值ε₀，具体为：如果所述F平方模误差ε^k+1大于或等于预设阈值ε₀，则所述迭代控制参数k的值加1并返回所述模块206、所述模块207和所述模块208重新迭代，直至所述F平方模误差ε^k+1小于所述预设阈值ε₀为止，迭代过程结束，并将所述高斯优化更新矩阵Q^k+1的值记为最佳高斯优化矩阵Q_opt；其中所述预设阈值ε₀的值为ε₀＝0.001；

模块209求取F平方模优化因子H_n，具体为：所述F平方模优化因子H_n的求取公式为

模块210判断PLC脉冲噪声，具体为：如果所述F平方模因子H_n大于或者等于脉冲噪声判断阈值κ₀，则所述信号序列S的第n点处检测到脉冲噪声；如果所述F平方模优化因子H_n小于所述脉冲噪声判断阈值κ₀，则所述信号序列S的第n点处未检测到脉冲噪声；其中，所述脉冲噪声判断阈值κ₀的计算公式为