基于压缩感知的脉冲超宽带信号接收检测方法及系统技术方案

本公开公开了基于压缩感知的脉冲超宽带信号接收检测方法及系统，接收来自无线信道的脉冲超宽带信号，对脉冲超宽带信号进行带外噪声滤除；对滤除带外噪声后的脉冲超宽带信号，以符号周期为间隔进行观测，每个符号周期得到一组观测值，将观测值进行量化及编码处理后形成每个导频符号的数字化观测向量和每个数据符号对应的数字化观测向量；对每个导频符号和数据符号的数字化观测向量分别进行处理，得到导频符号和每个数据符号对应的数字化观测向量投影系数向量；将导频符号的数字化观测向量投影系数向量与每个数据符号的数字化观测向量投影系数向量，进行内积运算，然后根据内积运算结果的极性完成数据符号检测，直至所有数据符号处理完毕。

【技术实现步骤摘要】
基于压缩感知的脉冲超宽带信号接收检测方法及系统
本公开涉及宽带无线通信
，特别是涉及基于压缩感知的脉冲超宽带信号接收检测方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。脉冲超宽带(IR-UWB：impulseradioultra-wideband)技术具有高传输速率、低功率及高安全性等特点，被认为是一种极具前景的通信技术。脉冲超宽带系统采用纳秒级窄脉冲承载数据信息，信号带宽高达吉赫兹(GHz)量级，超宽带信道呈现典型的频率选择性多径传播特征。为适应信道变化，一般采用“导频+数据”的帧格式进行数据通信，发射机发送的每个数据帧由一定数量的导频符号和数据符号组成，经过BPSK或PPM调制和脉冲成形后送入信道，接收机利用导频符号进行信道估计，并将信道估计结果用于数据符号的接收与检测。传统的脉冲超宽带接收机采用瑞克(Rake)接收机、发送参考相关接收机等方式实现符号接收与检测，由于需要相关器、延时线等硬件电路，不便于灵活配置和升级。基于软件无线电架构，将信号采样前移，借助软件算法实现接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于压缩感知的脉冲超宽带信号接收检测方法，其特征是，包括：/n接收来自无线信道的脉冲超宽带信号，对脉冲超宽带信号进行带外噪声滤除；/n对滤除带外噪声后的脉冲超宽带信号，以符号周期为间隔进行观测，每个符号周期得到一组观测值，将观测值进行量化及编码处理后形成每个导频符号的数字化观测向量和每个数据符号对应的数字化观测向量；/n对每个导频符号的数字化观测向量进行处理，得到导频符号的数字化观测向量投影系数向量；对每个数据符号对应的数字化观测向量进行处理，得到每个数据符号的数字化观测向量投影系数向量；/n将导频符号的数字化观测向量投影系数向量与每个数据符号的数字化观测向量投影系数向量，进行内积运算，然...

【技术特征摘要】
1.基于压缩感知的脉冲超宽带信号接收检测方法，其特征是，包括：
接收来自无线信道的脉冲超宽带信号，对脉冲超宽带信号进行带外噪声滤除；
对滤除带外噪声后的脉冲超宽带信号，以符号周期为间隔进行观测，每个符号周期得到一组观测值，将观测值进行量化及编码处理后形成每个导频符号的数字化观测向量和每个数据符号对应的数字化观测向量；
对每个导频符号的数字化观测向量进行处理，得到导频符号的数字化观测向量投影系数向量；对每个数据符号对应的数字化观测向量进行处理，得到每个数据符号的数字化观测向量投影系数向量；
将导频符号的数字化观测向量投影系数向量与每个数据符号的数字化观测向量投影系数向量，进行内积运算，然后根据内积运算结果的极性完成数据符号检测，直至所有数据符号处理完毕。


2.如权利要求1所述的方法，其特征是，接收来自无线信道的脉冲超宽带信号，对脉冲超宽带信号进行带外噪声滤除；具体步骤包括：
假设脉冲超宽带发射机发送的1帧信号s(t)包含Np个导频符号和Ns个数据符号，其信号形式为：



其中，w(t)为超宽带脉冲波形，Tf为符号周期，pj∈{+1,-1}表示第j个导频符号，bi∈{+1,-1}表示第i个数据符号；
经接收天线接收并经过滤除带外噪声后的脉冲超宽带信号r(t)表示为：



其中，g(t)为超宽带脉冲波形w(t)经过多径信道传播后形成的信道波形，n(t)为加性高斯噪声。


3.如权利要求1所述的方法，其特征是，对滤除带外噪声后的脉冲超宽带信号，以符号周期为间隔进行观测，每个符号周期得到一组观测值，将观测值进行量化及编码处理后形成每个导频符号的数字化观测向量和每个数据符号对应的数字化观测向量；具体步骤包括：
采用M×N维观测矩阵Ψ对滤除带外噪声后的脉冲超宽带信号r(t)以符号周期Tf为间隔进行观测，每个符号周期内得到一组M个观测值，将这组观测值进行量化和编码处理形成一个M维数字化观测向量，一个信号帧时间内先后得到并存储Np个导频符号的数字化观测向量和Ns个数据符号的数字化观测向量。


4.如权利要求1所述的方法，其特征是，假设在一个符号周期Tf内，g(t)和n(t)的离散形式分别表示为N维列向量g和n，则第j个导频符号对应的一组观测值表示为M维的列向量：
yj＝Ψ(pjg+nj),j＝0,1,...,Np-1，
第i个数据符号得到的一组观测值表示为M维的列向量：
yi＝Ψ(big+ni),i＝0,1,...,Ns-1；
导频符号对应的一组观测值经量化和编码处理后，得到Np个导频符号的数字化观测向量；Np个导频符号的数字化观测向量表示为
数据符号对应的一组观测值经量化和编码处理后，得到Ns个数据符号的数字化观测向量；Ns个数据符号的数字化观测向量表示为


5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述对每个导频符号的数字化观测向量进行处理，得到导频符号的数字化观测向量投影系数向量；具体步骤包括：
对所有的导频符号的数字化观测向量进行加权求和，然后再将加权求和结果除以导频符号的数量，得到平滑滤波后的导频符号的数字化观测向量；
根据信道波形在稀疏字典各原子上的能量分布统计先验知识，在稀疏字典的原子集上选定一个子集作为预选支撑集，求解平滑滤波后的导频符号的数字化观测向量在预选支撑集上的最小二乘解；
根据最小二乘解得到的投影系数向量，在预选支撑集中选择对应投影系数绝对值最大的一组元素构成优选支撑集，保存优选支撑集及导频符号在优选支撑集上的投影系数向量；
优选地，所述对每个导频符号的数字化观测向量进行处理，得到导频符号的数字化观测向量投影系数向量；具体步骤包括：
依次提取每个导频符号pj对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德强，刘冉，曹叶文，郑来波，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37