[发明专利]基于信噪能量比最小的非高斯噪声系统盲均衡方法

说明书

本发明公开基于信噪能量比最小的非高斯噪声系统盲均衡方法。本发明的意义在于为无线通信网、特别是无线传感器网络节点间提供对抗非高斯噪声的盲均衡方法,保证无线传感器节点间的数据正确传输。利用均衡器输出信号的信号噪声能量比最大为出发点，构造一个全新的代价函数。通过转化约束条件形式的方法，找到一种替代的约束条件，将该约束优化问题转化为一个无约束优化问题，采用二次ε‑不敏感损失函数并构造符合迭代重加权最小二乘法的求解方法求解该代价函数的全局最优解。该方法可节约无线传感器网络节点的电池损耗，在算法设计上考虑了需求小数据量要求且快速收敛。该算法适用于低阶和高阶正交幅度调制QAM和PSK信号的盲均衡问题。附图是本发明的无线传感器网络节点间信号传输模型。

技术领域

本发明属于无线通信的信号处理技术领域，具体是指基于信噪能量比最小的非高斯噪声系统盲均衡方法，适用于无线通信网络，特别是无线传感器网络的节点之间的信道具有多径衰落特性情况下的一种对抗非高斯噪声的盲均衡方法。

背景技术

无线传感器网络作为一种比较特殊的无线网络，特别强调设备间的通信。无线传感器网络以数据为中心，即无线传感器网络节点既是路由器又是主机。无线传感器节点将本地处理过的数据传输到中间处理节点，中间处理节点作为数据融合节点，可以对接收到的多个信息进行相应的融合及智能处理，最后将信息发送到数据接收端(Sink端)。节点间的信道由于直射、绕射及散射等传播途径的影响而具有典型的多径衰落特性，盲均衡是种能有效对抗无线信道衰落特性的方法。

一方面，考虑到无线传感器网络的特殊用途，其环境噪声往往非常恶劣，而传统的盲均衡方法均假设噪声为高斯白噪声前提进行建模，使得算法的鲁棒性和性能由于非高斯噪声的干扰而严重下降甚至失败。另一方面，无线传感网络节点由于使用一个很小的电池作为电源，常无法被充电和替换，因此对信号处理算法有非常严格的能耗限制，而且在一般情况下，节点所需要传递的有用信息通常很少，此时通过信息数据量无法得到准确的统计信息，那么以大数据量为基础的高阶统计量的传统盲均衡方法则无法适用。盲均衡算法的运算负担不能过重，最为直接的方法就是降低算法对数据量本身的要求并提高算法的收敛速度。

因此有必要针对无线传感器网络的传输特性，而设计一种对抗非高斯噪声的盲均衡新方法，此为本发明的题旨所在。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的基于高阶统计量的盲均衡方法依赖高斯噪声假设、需要大数据量以及收敛速度慢等缺点，而提供一种基于信噪能量比最小的非高斯噪声系统盲均衡方法。该方法依赖小数据量且具有对抗非高斯噪声能力的快速收敛能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括步骤：

S1、目标节点通过射频前端接收单元对接收到的射频信号进行前期预处理，得到基带接收信号，输入到均衡器中处理并由均衡器输出；

S2、设置迭代次数，基于均衡器输出中有用信号与噪声能量比最大作为出发点构造代价函数；

S3、对均衡器输出的均衡器向量求一阶导并令其值等于零并假设均衡器输出信号值固定，获得无约束条件的代价函数；

S4、构造符合迭代重加权最小二乘法的求解方法求解该无约束条件的代价函数的全局最优解。

进一步设置是所述的步骤S1具体包括：

基带接收信号x_k，则均衡器输出为：

式中：

y_k为经过均衡器的输出信号

w＝[w₀,...,w_L-1]^T为均衡器向量，T为矩阵转置

w_i表示均衡器的抽头系数，i＝0,…,L-1