3．室内低压电力线信道噪声特性研究
3.1 噪声的分类
之前已经谈论过，室内低压电力线噪声极其复杂，随机时变性极强，所以我们很难用数学公式对其准确的描述，而只能用算法模型和一些概率矩阵等性能参数进行拟合描述。尽管如此，人们为获得低压电力线噪声的特性还是不断的进行研究，通过提取分析噪声的各种特性，国外的研究人员根据一些重要的特征，而大体将电压电力线噪声分为五大类，目前已得到国内外学者肯定，分别为：有色背景噪声，窄带噪声，异步于工频的周期脉冲噪声，同步于工频的周期脉冲噪声，随机脉冲噪声；也有一部分研究人员把这五大类噪声类型依据相对稳定性划分为两大类：背景噪声，脉冲噪声。
图3.1低压电力线噪声构成示意图
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（1） 有色背景噪声
有色背景噪声时刻存在，并且它的功率谱密度有明显的随频率变化而变化，主要体现为频率的增加，功率谱密度减小，且是缓慢变化，相对于其他噪声，它的功率谱密度较低，但频谱覆盖整个通信带宽，通过研究发现，室内大量的家用电器设
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备（如电吹风，电磁炉等）可产生频率高达30MHz的背景噪声。有色背景噪声其功率谱密度大概如图所示：
图3.2有色背景噪声功率谱密度
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（2） 窄带噪声
在电力线分类的窄带噪声是指电力线噪声的功率谱密度里呈现出一条窄带的功率谱密度分布，他们是由不定幅度的正弦波调制而成，可以理解为极多组中心频率间隔很小的正弦波叠加而成，所以在功率谱密度上显示出一条窄带的形状，在整个频谱中占用许多连续的，相对较短的子频段，他们的形成主要是因为中波、短波广播的无线信号，我国的中波到短波频带范围在1.3MHz到26MHz左右，他们不是连续的，而是分为一段一段的，所以在电力线上引起的串扰产生的形式为窄带状，其幅值随时间不同可能不同，特别是在晚上干扰更严重（大气反射效应加强）。
图3.3 窄带噪声功率谱密度
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（3） 异步于工频的周期性脉冲噪声
这类噪声的理解是基于频域上，周期性的脉冲噪声是相对于背景噪声而言，异步于工频所说的是跟低压电力线工作电压的频率不相同，可想象得到其频谱为分散的谱线，经研究和大量观测后总结出这类噪声的频率重复在50~200KHz，主要是由显示器的扫描又或者是开关电源产生。
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图3.4 异步于工频的周期性脉冲噪声功率谱密度
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（4） 同步于工频的周期性脉冲噪声
这类噪声其频率与工频同步，与工频同步所说的是，其频率为工频或者工频的整数倍，多数指50Hz或100Hz，这类噪声持续时间短，一般在毫秒级，并且其频谱密度随着频率增加而减少[13]，它们的产生主要是由电力线中大功率的电气设备按50Hz或者100Hz产生脉冲导致的，特别是其中的硅控整流器。
图3.5同步于工频的周期性脉冲噪声功率谱密度
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（5） 随机脉冲噪声
这类噪声出现比较随机，而且幅值变化范围比较大，不具有周期性，其脉冲主要是电网切换暂态信号造成的，另外其持续时间非常短，频谱非常宽，能量集中，频谱强度有时可以比背景噪声高40~50dB，最小也大于10dB,这就是低压电力线中数字通信出错的主因。
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图3.6 随机脉冲噪声功率谱密度
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下面由这几种分类噪声构成示意图：
图3.7 低压电力线噪声功率谱密度合成图
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3.2 噪声的测量
噪声的测量是噪声测量与分析中非常重要的一步，噪声的建模是基于噪声测量数据的基础上进行的，噪声测量数据的好坏直接影响着建模的质量，因此，有必要对噪声测量予以极大的重视。噪声测量框图：
图3.8室内低压电力线噪声测量框图
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下面是搭建的实际测量电路：
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图3.9 实际测量电路的搭建
以下两组噪声是采用电容式耦合电路和电感式耦合电路在同一时间测量得到的可看出两者测量水平几乎一样。
原噪声信号原噪声信号0.050.040.030.02magnitude0.050.040.030.02magnitude0.010-0.01-0.02-0.03-0.04-0.05-1-0.50time0.51x 10-50.010-0.01-0.02-0.03-0.04-0.05-1-0.50time0.51x 10-5
图3.10 电容电感耦合电路实测噪声图
本次设计噪声测量一共进行了不同时间段，不同地点，多达几百组的数据，每次时间段测量的数据至少30组，数据越多的对后面的测量统计分析越准确。
（1） 广州大学理学实验楼516室
在实验室进行连续三个时间段噪声数据采集，下面分别是他们在早上10点、中午12点、晚上7点的三组波形：
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