一种欠采样率脉冲UWB通信系统中的窄带干扰消除方法技术方案

本发明专利技术涉及一种欠采样率脉冲UWB通信系统中的窄带干扰消除方法和装置，该方法包括以下步骤：S1、对接收的第一个未包含UWB信号的信息包滤除带外噪声后的信号进行采样，得到采样向量y1，计算窄带干扰信号的正交投影矩阵；S2、对后续接收的包含UWB信号的信息包滤除带外噪声后的信号进行采样，得到采样向量yi，基于NBI信号的正交投影矩阵得到消除窄带干扰信号后的UWB信号。本发明专利技术可以有效地消除NBI信号，提高信干比，其系统采样率远低于奈奎斯特采样率，且本发明专利技术中NBI估计与消除完全放在数字域进行，无需并行系统结构，也无需产生模拟投影信号，大大降低了系统复杂度和实现难度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，更具体地说，涉及一种欠采样率脉冲UWB通信系统中的窄带干扰消除方法和装置。
技术介绍
脉冲超宽带(UWB)技术作为一种无线通信技术方案，以其低复杂度、低成本、高定位精度等优点，在无线传感器网络和高精度定位与导航系统中有着广泛的应用前景。为了与现有窄带系统共享频谱，UWB系统的发射功率谱密极低，远低于窄带系统。然而，对UWB通信来说，窄带信号是一种干扰，并且功率很高，窄带干扰(NBI)会严重影响UWB系统的性能。因此，NBI的估计与消除是UWB通信中非常重要的问题。对于传统数字接收机，NBI信号检测方案中通常以奈奎斯特率对接收信号r(t)进 行采样，然后基于快速傅里叶变换(FFT)对采样信号进行分析，估计出NBI信号在频域的精确位置及谱特征，最后通过设计滤波器完成对NBI信号的消除。然而，由于UWB通信带宽很大，可达数吉赫兹，根据奈奎斯特采样定理，这种方案需要极高的采样频率，很难由单一模数转换器(ADC)实现，即使实现，高速ADC也会导致很高的系统功耗。近几年来出现的压缩感知(CS)理论为NBI信号检测与消除提供了新的思路。基于CS方案的接收机结构如图I所示。接收机无需以奈奎斯特率进行采样，而是采用一组并行的乘积累积器和低速ADC对接收信号进行投影，得到采样向量y，然后在数字域完成对UWB信号的检测。其中，投影函数的选取主要有如下两种方法(I)利用NBI信号在UWB信号频谱范围内稀疏的特点，基于压缩感知理论估计出NBI信号子空间，然后基于该子空间设计一个投影矩阵P，使得NBI信号属于的P零空间，此时，P可将NBI信号映射为零向量。为了系统实现，该方法基于P设计一组投影函数{Vi(t)}将NBI信号映射为零，以此消除窄带干扰。然而，该方法中NBI信号子空间估计复杂度高，且投影函数波形产生困难。(2)第二种方法是将{Vi(t)}选取为一组单频正弦或者余弦信号，其频率均匀分布在UWB信号频谱范围内。通常窄带干扰的功率远大于UWB信号，如果在某一个支路所对应的频点处存在窄带干扰，采样值会出现异常，并可以被检测出来。那么，直接将该支路的采样值删除便可抑制NBI。然而，由于UWB信号能量在整个频谱中分散的特点，采用单频点投影函数不能有效的获取UWB信号能量，不利于UWB信号的检测。另外，虽然基于压缩感知的方案降低了对采样率的要求，但并行的系统结构使得接收机复杂度非常高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有UWB通信系统中NBI的估计与消除方法复杂度高的缺陷，提供一种欠采样率脉冲UWB通信系统中的窄带干扰消除方法，接收机端直接对滤除带外噪声后信号进行低速采样，NBI信号估计与消除完全在数字域进行，其系统复杂度低，易于实现。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种欠采样率脉冲UWB通信系统中的窄带干扰消除方法，包括以下步骤SI、对接收的第一个未包含UWB信号的信息包滤除带外噪声后的信号进行采样，得到MX I维采样向量yi，基于采样向量yi计算窄带干扰信号的正交投影矩阵S2、对后续接收的包含UWB信号的信息包滤除带外噪声后的信号进行采样，得到MX I维采样向量yi=[yi (0) ,Yi(I)j--^yi (M-I)]，其中i表示信息包的序号，基于NBI信号的正交投影矩阵1^ ,通过得到消除窄带干扰信号后的UWB信号。在根据本专利技术所述的欠采样率脉冲UWB通信系统中的窄带干扰消除方法中，所述步骤SI中通过以下步骤基于采样向量yi计算窄带干扰信号的正交投影矩阵## .·S11、对向量yi进行M点的快速傅里叶变换得到其FFT变换向量入；S12、设定判决门限Th，通过以下公式得到标识NBI分量位置的向量h，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种欠采样率脉冲UWB通信系统中的窄带干扰消除方法，其特征在于，包括以下步骤 51、对接收的第一个未包含UWB信号的信息包滤除带外噪声后的信号进行采样，得到MX I维采样向量yi，基于采样向量yi计算窄带干扰信号的正交投影矩阵. 52、对后续接收的包含UWB信号的信息包滤除带外噪声后的信号进行采样，得到MXI维采样向量Yi=Lyi(O)，yi (I)，...，yi (M-I)]，其中i表示信息包的序号，基于NBI信号的正交投影矩阵，通过得到消除窄带干扰信号后的UWB信号。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤SI中通过以下步骤基于采样向量Y1计算窄带干扰信号的正交投影矩阵At · 511、对向量71进行M点的快速傅里叶变换得到其FFT变换向量λ; 512、设定判决门限Th，通过以下公式得到标识NBI分量位置的向量h，3.ー种欠采样率脉冲UWB通信系统中的窄带干扰消除装置，其特征在于，包括前端滤波器、低速ADC和数字信号处理器； 所述前端滤波器用于对接收的信息包滤除带外噪声；其中，接收的第一个信息包未包含UWB信号，后续接收的信息包包含UWB信号； 所述低速ADC用于对滤除带外噪声后的信号进行采样，得到MX I维采样向量yi =Lyi (O), Yi (I), . . . , Yi (M-I)],其中i表示信息包的序号；所述数字信号处理器用于基于采样向量Y1计算窄带干...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋本周，张盛，潘剑，林孝康，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：