本发明专利技术属于通信领域，特别涉及一种基于时间反演的多径信道信号检测方法及装置，所述方法包括接收端得到信道冲激响应和接收信号；接收端根据信道冲激响应序列获得信道冲激响应的反序列；接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式；本发明专利技术能够利用时间反演的空时聚焦特性，不仅降低了系统的检测复杂度，同时能有效提升系统检测性能。
A multipath channel signal detection method and device based on time inversion
【技术实现步骤摘要】
一种基于时间反演的多径信道信号检测方法及装置
本专利技术属于通信领域，特别涉及一种基于时间反演的多径信道信号检测方法及装置。
技术介绍
在移动通信中，所有信息都是在无线信道中利用电磁波进行传输的。与有线信道不同，无线信道是一种看不见摸不着的传输媒质。一般的，无线信号经过信道传输后所产生的衰落主要分为两类，即大尺度衰落和小尺度衰落。大尺度衰落是发送端和接收端之间长距离导致的电磁场场强的变化，即电磁波在自由空间内传输，其信号功率会随着传播距离增加而减小；小尺度衰落则是经过短时间或短距离传播之后无线信号幅度发生快速衰落，以至于由大尺度衰落带来的路径损耗可以忽略不计。影响小尺度衰落的主要因素有两个，包括多径传播和发送端与接收端之间的相对移动速度，其中多径传播带来的多径效应是制约移动通信发展最重要的因素。无线信道是一个开放的传输环境，对于无线信号而言，信道中存在着各种各样的障碍物。因此，信号从发送端发出后，经过各种物体的反射、绕射和散射等，产生了多个具有不同幅度、相位和时延的发送信号副本，相当于发送信号是经过多个不同的路径传输的；而接收端信号是来自多条不同路径信号的叠加，不同路径距离不同，造成相应的多径信号具有不同幅度、相位和时延。在多径信道条件下，无线信号检测作为移动通信系统中的关键问题。迄今为止，不管是针对传统系统或新兴系统，都已提出许多信号检测的算法，但是如何能以尽可能低的计算复杂度获得较好的检测性能，依然受到广泛的关注和研究。上世纪70年代起，在光学中利用相位共轭原理来消除波前失真和实现实时全息成像的概念被提出并引起研究热潮。1992年巴黎第七大学的M.Fink教授率先将TR技术应用于声学领域，并证明该技术在传输过程中的时空聚焦特性。之后的研究逐步表明了TR在工程应用领域的巨大价值。采用这种技术，能使在均匀和非均匀媒质中传播的声波实现时间和空间的同步聚焦，因此可用于复杂媒质中目标的探测。由于时间反演技术在声学和超声学领域的成功应用，2004年G.Lerosey等人对电磁波的时间反演特性进行了研究，将时间反演技术正式引入到了电磁学领域。研究表明，基于麦克斯韦电磁方程组的对称特性，时间反演后的电磁波具有和声波一样的特性，能够在原始激励源点处表现出时间和空间的同步聚焦的特性。基于时间反演电磁波应用系统也逐渐构建起来。同时，时间反演在电磁通信、电磁成像、电磁功率合成以及电磁医疗等多个领域都展现了较高的应用价值。由此可见，如何基于时间反演的空时同步聚焦特性，研究出检测性能较好、复杂度较低的多径信道信号检测方案是一项充满挑战且意义重大的任务。
技术实现思路
为了能够以较低的复杂度获得较好的检测性能，本专利技术提出一种基于时间反演的多径信道信号检测方法及装置，该方法利用时间反演的思想，接收端首先将信道冲激响应序列取反得到信道冲激响应的反序列；进而根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式，如图3，主要包括以下步骤：S1、接收端得到信道冲激响应和接收信号；S2、接收端根据信道冲激响应序列获得信道冲激响应的反序列；S3、接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式。进一步的，接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式表示为：其中，为接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式；YTR(jw)为接收信号的频域表达式；H(jw)为信道冲激响应的频域表达式。进一步的，基于时间反演对接收信号进行处理之后的信号YTR(jw)表示为：YTR(jw)＝H*(jw)X(jw)H(jw)+H*(jw)N(jw)＝|H(jw)|2X(jw)+H*(jw)N(jw)；其中，H*(jw)表示信道冲激响应的反序列的频域表达式；X(jw)表示发送信号的频域表达式；N(jw)表示噪声的频域表达式。进一步的，信道冲激响应的反序列表示为：其中，h(-t)为信道冲激响应的反序列；al为各多径的幅度；δ(t-τl)为狄拉克函数；L为总的多径分量数目；τl为各多径的时延。本专利技术还提出一种基于时间反演的多径信道信号检测装置，信号检测装置包括接收模块、反转模块、检测模块、频-时域转换模块以及星座逆映射模块其中：接收模块，用于获得信道冲激响应和接收信号；反转模块，用于获得到信道冲激响应的反序列；检测模块，用于恢复出发送信号的频域表达式；检测模块包括接收信号处理单元和频域恢复单元，接收信号处理单元用于利用时间反演的思想对接收信号进行处理，频域恢复单元用于根据接收信号处理模块输出的信号恢复得到发送信号的频域表达式；频-时域转换模块，用于恢复出发送信号的时域表达式；星座逆映射模块，用于恢复出发送信号的原始二进制比特流。本专利技术能够利用时间反演时间和空间的同步聚焦特性，不仅降低了系统的检测复杂度，同时能有效提升系统检测性能。附图说明图1为传统时间反演技术的处理流程图；图2为本专利技术基于时间反演的信号检测方案处理流程图；图3为本专利技术基于时间反演的信号检测方案具体流程图；图4为本专利技术一种基于时间反演的多径信道信号检测装置结构。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种基于时间反演的多径信道信号检测方法，如图3，包括以下步骤：S1、接收端得到信道冲激响应和接收信号；S2、接收端根据信道冲激响应序列获得信道冲激响应的反序列；S3、接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式。图1为传统时间反演技术的处理流程图，接收端首先通过发送广播探测脉冲，发送端接收并提取相应信道冲激响应，在此基础上，发送端将需要发送的信号事先与信道冲激响应序列的反序序列进行卷积，然后发送出去。这样，由于卷积结果与信道的相关性，信号能够实现在接收点处时间和空间同步聚焦。若发送信号是x(t)，信道冲激响应是h(t)，根据Truin模型，信道冲激响应可表示为：其中，δ(t)是狄拉克函数，al是各多径的幅度，τl代表各多径时延，L为总的多径分量数目。因此，若噪声为n(t)，则传统通信系统接收端接收到的信号为：y(t)＝x(t)*h(t)+n(t)在单输入单输出(SimpleInputSimpleOutput,SISO)系统的情况下：对于时间反演通信系统，接收端接收的信号y(t)为：yTR(t)＝h(-t)*x(-t)*h(t)+n(t)按传统通信系统的形式，除发送信号外统一成一个等效信道分量，其表达如下yTR(t)＝x(t)*heq(t)+n(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于时间反演的多径信道信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、接收端得到信道冲激响应和接收信号；/nS2、接收端根据信道冲激响应序列获得信道冲激响应的反序列；/nS3、接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于时间反演的多径信道信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、接收端得到信道冲激响应和接收信号；
S2、接收端根据信道冲激响应序列获得信道冲激响应的反序列；
S3、接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式。
2.根据权利要求1所述的一种基于时间反演的多径信道信号检测方法，其特征在于，接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式表示为：
其中，为接收端根据信道冲激响应的反序列与接收信号恢复出发送信号的频域表达式；YTR(jw)为接收信号的频域表达式；H(jw)为信道冲激响应的频域表达式。
3.根据权利要求2所述的一种基于时间反演的多径信道信号检测方法，其特征在于，利用时间反演对接收信号进行处理之后的信号YTR(jw)表示为：
YTR(jw)＝H*(jw)X(jw)H(jw)+H*(jw)N(jw)＝|H(jw)|2X(jw)+H*(jw)N(jw)；
其中，H*(jw)表示信道冲激响应的反序列的频域表达式；X(jw)表示发送信号的频域表达式；N(jw)表示噪声的频域表达式。
4.据权利要求1所述的一种基于时间反演的多径信道信号检测方法，其特征在于，信道冲激响应的反序列表示为：
其中，h(-t)为信道冲激响应的反序列；al为各多径的幅度；δ(t-τl)为狄拉克函数；L为总的多径分量数目；τl为各多径的时延。
5.根据权利要求1所述的一种基于时间反演的多径信道信号检测方法，其特征在于，信道冲激响应表示为：
提取得到的接收信号表示为：
y(t)＝x(t)*h(t)+n(t)；
其中，h(t)为信道冲激响应；al为各多径的幅度；δ(t-τl)为狄拉克函数；L为总的多径分量数目；τl为各多径的时延；y(t)为接收...
【专利技术属性】
技术研发人员：李方伟，王明月，张海波，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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