[发明专利]基于压缩采样的脉冲超宽带信号检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲超宽带信号检测方法，尤其涉及一种基于压缩采样的脉冲超宽带信号检测方法。

背景技术

在以IR-UWB(Impulse Radio-Ultra WideBand，脉冲超宽带，简称“IR-UWB”)为物理层技术的短距无线通信应用中，“导频辅助+BPM调制”这种信令方式是使用得最为普遍的。传统的IR-UWB信号接收方案中，全分辨率数字接收机、模拟相关接收机、Rake接收机等均可用作此种信令方式的符号检测，分别简述如下：

全分辨率数字相关接收

对接收信号进行Nyquist或更高速率的采样，依据导频脉冲接收信号的采样序列获得一个相关模板(可以使用MLSE、或GML CLEAN等算法获得干净模板，也可使用多个脉冲接收序列的时间平均作为含噪模板)，然后与数据脉冲接收信号的采样序列进行相关运算，相关输出作为符号判决统计量。

模拟相关接收

直接使用导频脉冲的接收波形作为后续数据脉冲接收信号的模拟相关模板，相关输出的采样用于符号判决，所需采样速率为帧速率，相对Nyqusit速率已经极大减小，但模板信号是含噪的，所以性能上相对理想模板有损失；如果使用多个导频脉冲接收波形的时间平均波形作为模板，则所获得的性能与全分辨率数字接收中使用采样序列的时间平均作为模板时接近。

Rake接收

使用多个相关支路匹配接收信号中的多径成分，各支路收集的信号能量和用作符号判决量，所需采样速率亦为帧速率，但性能严重依赖于信道估计的精确程度，支路数量足够多时，与模拟相关接收的性能接近。

上述几种信号检测方法均存在实际实现困难的问题。全分辨率数字相关接收需要Nyquist采样速率，这对于带宽极宽的IR-UWB信号来说，以现有硬件水平基本上不可能“低功耗、低造价”实现；模拟相关接收需要较长的宽带模拟延迟线，硬件实现亦非常困难；Rake接收所需的精确信道估计以较大的导频开销为代价，且需要Rake支路数量足够多、各支路定时控制足够精确，硬件复杂度很高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种基于压缩采样的脉冲超宽带信号检测方法，克服现有技术中，硬件复杂、要求高采样速率以及精确需要精确信道估计的技术问题。

本发明的技术方案是：提供一种基于压缩采样的脉冲超宽带信号检测方法，包括脉冲超宽带信号压缩采样接收系统，所述脉冲超宽带信号压缩采样接收系统包括对所述脉冲超宽带信号分多个通道进行采样的多通道并行采样单元，分别向所述多通道采样单元的各通道发送测量波形的测量波形发生器，接收经过所述多通道采样单元采样的测量值的数字后端接收处理组件，各通道分别根据所述测量波形发生器产生的测量波形对所述脉冲超宽带信号进行线性投影，包括如下步骤：

获取导频符号接收信号的压缩采样序列：通过对连续的多帧接收信号的压缩测量，获取导频符号接收信号的采样序列，作为后续相关检测的模板序列；

获取数据符号接收信号的压缩采样序列：通过对连续的多帧接收信号的压缩测量，获取数据符号接收信号的压缩采样序列，作为后续相关检测的待相关序列；

获取符号判决：通过相关检测，获得符号判决，即检测结果；

本发明的进一步技术方案是：设所用导频符号数为N_p，各符号使用的脉冲重复发送次数为N_f，符号判决所需的M个测量值分摊到对连续的D帧信号的测量之上，令N_D＝N_f/D，则一共有N_pN_D批压缩测量序列，第n批序列为y_p[n]＝Фr_prj+Фw_p[n]，其中：Ф为对应的压缩测量矩阵，r_prj是一个脉冲的接收信号落在压缩投影范围内的虚拟采样序列，w[n]是接收信号中的噪声的虚拟采样序列。

本发明的进一步技术方案是：还包括反馈回路，所述反馈回路将所述数字后端处理组件的处理结果部分反馈至所述测量波形发生器，测量波形发生器依据反馈信息产生新的测量波形，后续相关检测的模板序列的获取、以及待相关序列的获取，均使用新产生测量波形得到。。

本发明的进一步技术方案是：对于有反馈回路的情况，在获取导频符号接收信号的压缩采样序列步骤中，导频符号接收信号分为第一部分和第二部分，包括如下步骤：