一种正交解析常模信号恢复方法技术

一种正交解析常模信号恢复方法，本方法是针对信号源的正交性做出优化与改进；具体步骤是：对信号源进行初始化设定，设定所需恢复的信号源为相互正交的常模信号；使用天线阵列接收信号，天线接受到信号源S后，传输信号X＝AS供后续步骤进行相关处理；利用信号源正交与常模特性进行信号模量恢复。并根据信号源正交性，给出信号恢复中新的限制条件

A recovery method of orthogonal analytical constant modulus signal

【技术实现步骤摘要】
一种正交解析常模信号恢复方法
本专利技术涉及无线通信
，特别是涉及一种正交解析常模信号恢复方法。
技术介绍
盲均衡与盲估计是信号处理领域的重要问题，自适应天线矩阵通常用来解决这类问题。盲估计主要关注对信号源个数的估计与信号波达角度的估计。盲均衡更多侧重于补偿信道中的信号失真，并且通过天线阵列把原始信号从天线接收到的各种信号中分离并恢复出来。目前各行各业仪器设备越来越多采用无线通信方式进行模块间或系统间的通信，而盲均衡与盲分离的一个典型应用场景就是无线通信系统中的信号处理。使用盲均衡的信号恢复技术保证了无线信号经过多信道传输后的准确性，能够把原始信号中有用的部分恢复出来，实际上是保证了无线通信系统的稳定性。恒模算法(CMA,ConstantModulusAlgorithm)是盲均衡与盲估计的一种经典算法，它具有计算复杂度较低、易于实现、收敛性好的特点。但CMA也存在收敛速度较慢、稳态误差较大等问题。解析恒模方法(ACMA,AnalyticalConstantModulusAlgorithm)是一种改进的恒模方法，它使用数学上提取特征值的思想实现了一种收敛速度更快、限制条件更宽泛的盲均衡信号恢复方法。但它并没有考虑到如果信号源存在相互正交的特性，该方法寻找最优权重向量的限制条件会发生一定的改变，从而导致信号恢复精度仍有提升空间，特别是噪声干扰较强的条件下信号的恢复精度有待提高。若使用解析常模方法，会导致利用信号间正交性的仪器信号恢复精度不够高，在通信环境较恶劣的情况下容易出现通信不稳定的情况。>因此需要对以ACMA为基础的信号源的正交性做出进一步优化与改进。在本专利技术专利申请中，各技术词语和公式参数的含义如下：1.盲均衡(BlindEqualization)：通过一个未知信道的输出信号，恢复出一个未知的输入信号序列。通常用于补偿无线通信系统中的信道、信号失真。2.盲估计(BlindEstimation)：在不知道初始信号信息的基础上，估计出目标信号的相关信息，例如信号源个数，信号的传达到天线的角度等。3.恒模算法(CMA)：盲均衡与盲估计的一种经典算法，它具有计算复杂度较低、易于实现、收敛性好的特点。4.解析恒模方法(ACMA)：一种改进的恒模方法，使用线性代数以及矩阵论的方法可以快速恢复出原始信号。5.核函数：将数据映射到高维的一种函数。6.Househodler变换：将一个向量变换为由一个超平面反射的镜像7.QZ分解：一种矩阵分解方法，可以把矩阵的特征值提取出来。8.QR分解：一种矩阵分解方法，将矩阵分解为正规正交矩阵和上三角矩阵。文中各公式的参数含义是：wT代表转置；代表共轭；w*代表共轭转置；代表列向量；代表行向量；代表向量i(当i以这种形式出现时,用于标识不同向量)；表示内积；pinv()表示广义逆；row()表示矩阵的行空间；()i对于矩阵，表示一个矩阵的第i行，对于向量，表示第i个元素；()i表示矩阵第i列；()ij表示第i行，第j列的元素；SVD(X)是对X矩阵进行奇异值分解。技术方案本专利技术的目的在于公开一种正交解析常模信号恢复方法，本方法是在ACMA的基础上，针对信号源的正交性做出优化与改进。本专利技术把目标常模信号从其他非常模信号中区分开来，并补偿由于噪声或其他信号带来的干扰，能把目标信号恢复出来。为了实现本专利技术的技术目的，一种正交解析常模信号恢复方法包括如下步骤：步骤一：对信号源进行初始化设定，设定所需恢复的信号源为相互正交的常模信号。步骤二：使用天线阵列接收信号。天线接受到信号源S后，传输信号X＝AS供后续步骤进行相关处理。步骤三：利用信号源正交与常模特性进行信号模量恢复。并根据信号源正交性，给出信号恢复中新的限制条件步骤四：使用Gerchberg-Saxton迭代方式进行信号相位恢复。步骤五：使用平均模量误差和误码率进行信号恢复性能评估。步骤六：信号恢复完成，并将其运动到盲均衡中。进一步，所述的步骤二建立通过天线接收到的信号的数据模型为，具体为：X＝AS(1)其中X代表每个天线的输出信号，A代表天线的响应矩阵；S代表信号源矩阵，一共d行，分别对应d个不同的信号；信号源矩阵中有δ个常模信号，用来表示信号源矩阵中常模信号的部分；现实情况下，由于噪声干扰，接收到的信号可以表示为N代表噪声矩阵；权重矩阵用W表示，W＝pinv(A)；是代表每个信号序列对应的每一行权重向量；式(1)经过变换，可以表示为式(2)；在不失普遍性的前提下，所有常模信号的模值可以通过线性变换转换为1。进一步，所述的步骤三利用信号源正交与常模特性进行信号模量恢复，具体为：对于一个已知的矩阵X:m×n维，秩为d，如果能够找到一个合适的W:δ×m能够满足条件我们就可以将S中的常模信号恢复出来，其中就是一个常模信号序列；根据信号源的常模特性，以及正交特性，经过向量的内积化表示、Householder变换、添加新的正交限制条件、拓展的QZ迭代方法，可以将信号所需满足的条件进行转变，并通过计算出对应不同权重限量的参数向量，通过参数向量取出合适的权重向量，并通过对信号的模量进行恢复。计算出的权重向量要经过线性变换使其模值为n1/2，从而满足恢复出来的常模信号模值为1的要求。进一步，所述的步骤四使用Gerchberg-Saxton迭代解决相位恢复问题，具体是：为解决其相位恢复问题，还需要对进行Gerchberg-Saxton(GS)迭代由于噪声以及其他因素的干扰，经过计算恢复出来的信号还具有一定的相位差，采用GS迭代后可以有效恢复噪声和干扰所带来的相位差问题。进一步，所述的步骤五使用平均模量误差和误码率进行信号恢复性能评估，具体为：把相位差补偿后，便可以得到恢复出来的常模信号；使用平均模量误差以及误码率来判断信号恢复的效果好坏。进一步，所述的步骤六完成信号恢复，并将OCMA应用到盲均衡中，具体为：原始信号s，经过线性时不变LTI信道经过信号选取后，在有干扰的情况下，采用OCMA的方法来调控盲均衡器，从而恢复出信号；由于信号源是在不断循环发送信号的，若把这一因素考虑到本专利技术的方法中去，相当于又增添了一个限制条件；根据信号源的循环发送信号的特性以及线性变换，可以得出新的限制条件把它添加到原有的限制条件中，接下来使用同样的方法即可成功恢复常模信号。本专利技术的一种正交解析常模信号恢复方法与现有解析恒模方法(ACMA,AnalyticalConstantModulusAlgorithm)相比，具有如下有益效果：1.相比于ACMA，本专利技术提出的方法恢复出的信号具有更高的准确性；2.具有更高的鲁棒性，在通信环境嘈杂的情况下，比ACMA有更好的抗干扰能力；3.相比于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正交解析常模信号恢复方法，包括如下步骤：/n步骤一：对信号源进行初始化设定，设定所需恢复的信号源为相互正交的常模信号；/n步骤二：使用天线阵列接收信号，天线接受到信号源S后，传输信号X＝AS供后续步骤进行相关处理；/n步骤三：利用信号源正交与常模特性进行信号模量恢复；并根据信号源正交性，给出信号恢复中新的限制条件

【技术特征摘要】
1.一种正交解析常模信号恢复方法，包括如下步骤：
步骤一：对信号源进行初始化设定，设定所需恢复的信号源为相互正交的常模信号；
步骤二：使用天线阵列接收信号，天线接受到信号源S后，传输信号X＝AS供后续步骤进行相关处理；
步骤三：利用信号源正交与常模特性进行信号模量恢复；并根据信号源正交性，给出信号恢复中新的限制条件
步骤四：使用Gerchberg-Saxton迭代方式进行信号相位恢复；
步骤五：使用平均模量误差和误码率进行信号恢复性能评估；
步骤六：信号恢复完成，并将其运动到盲均衡中。


2.根据权利要求1所述的一种正交解析常模信号恢复方法，其特征在于：所述的步骤二建立通过天线接收到的信号的数据模型，具体为：
X＝AS(1)
其中X代表每个天线的输出信号，A代表天线的响应矩阵；S代表信号源矩阵，一共d行，分别对应d个不同的信号；信号源矩阵中有δ个常模信号，用来表示信号源矩阵中常模信号的部分；现实情况下，由于噪声干扰，接收到的信号可以表示为N代表噪声矩阵；权重矩阵用W表示，W＝pinv(A)；是代表每个信号序列对应的每一行权重向量；式(1)经过变换，可以表示为式(2)；



在不失普遍性的前提下，所有常模信号的模值可以通过线性变换转换为1。


3.根据权利要求1所述的一种正交解析常模信号恢复方法，其特征在于：所述的步骤三利用信号源正交与常模特性进行信号模量恢复，具体为：
对于一个已知的矩阵X:m×n维，秩为d，如果能够找到一个合适的W:δ×m能够满足条件我们就可以将S中的常模信号恢复出来，其中就是一个常模信号序列；
根据信号源的常模特性，以及正交特性，...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊宽刚，刘平川，王文帅，陈宇航，杨杰，杨斌，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36