[发明专利]基于结构化稀疏性的直扩信号压缩域联合同步与解调方法有效
申请号: | 201210114704.2 | 申请日: | 2012-04-18 |
公开(公告)号: | CN102664656A | 公开(公告)日: | 2012-09-12 |
发明(设计)人: | 王帅;安建平;王铁星;王爱华;卜祥元;张宇 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学 |
主分类号: | H04B1/7073 | 分类号: | H04B1/7073 |
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地址: | 100081 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | 本发明涉及一种基于压缩感知的信号同步和解调方法,应用于直接序列扩频通信系统,属于通信信号处理领域。本方法首先确定直接序列扩频通信系统的各种参数,根据接收到的信号所包含的多径分量构造扩频波形并离散化后,构造扩频基,完成对直扩信号进行稀疏表示,用于在压缩域内采集和恢复信号。然后在压缩域内对接收的模拟直扩信号以远远低于Nyquist的速率进行采集得到采样点。再直接在压缩域内利用步骤四采集到的数据进行同步和解调,最后利用最大比合并,恢复出所需要的传输信息。本方法降低了对A/D采样率的要求,减少了数据采集量和处理量。 | ||
搜索关键词: | 基于 结构 稀疏 信号 压缩 联合 同步 解调 方法 | ||
【主权项】:
1.基于结构化稀疏性的直扩信号压缩域联合同步与解调方法,其特征在于:本发明的具体实现方法为:对于直接序列扩频通信系统,接收机所接收波形为r(t)=s(t)+x(t)给出信号部分s(t)的等效基带为:s ( t ) = Σ p = 1 P Σ q = 1 Q γ p b ( q ) u [ t - ( q - 1 ) T s - τ p ] - - - ( 1 ) ]]> 其中,P为可分辨多径数量;Q为信号帧长度,其中有Qt个码元为训练序列,(Q-Qt)个码元承载发送信息;Ts为码元周期;u(t)为扩频波形,L为扩频增益,c(l)表示长度为L的扩频码,g(t)为截断的带限成形波形,其支撑长度为2FTc,F为大于1的整数,Tc为码片周期,l为扩频码中的码片序号;γp为第p条可分辨多径的复增益;τp为第p条可分辨多径的延时,τp∈[0,Ts),且γp和τp在接收机接收一帧信号的时间t内恒定不变;b(q)∈{-1,+1}为第q个对极码元;步骤一、确定直接序列扩频通信系统接收机需要接收的、作为观察窗口的信号长度;步骤二、构造扩频波形并离散化;假定直接序列扩频通信系统接收波形的信号部分s(t)长度为(Q+1)Ts+(2F-1)Tc,且此观察窗口包含了信号部分s(t)的全部多径分量;按照Nyquist速率对s(t)进行采样,得到式(1)的等效数字化模型:s [ n ] = Σ p = 1 P Σ q = 1 Q θ p , q u [ n - 1 f NSR - ( q - 1 ) T s - τ p ] - - - ( 2 ) ]]> 其中,n∈[1,2(Q+1)DL+2(2F-1)],θp,q=γpb(q),步骤三、利用步骤二得到的离散扩频波形构造扩频基;构造组基ψ∈RN×U(N=2(Q+1)DL+2(2F-1),1≤k≤U,U=QDL),其中各个元素为:Ψ [ n , k ] = u [ n - 1 f NSR - ( k - 1 ) δ ] ]]> d=Tc/D中仅有PQ个非零元素,且根据多径编号分为P组;属于第p个多径的一组非零元素为{θp,1,θp,2,...,θp,Q},记作其在中的位置集合为{kp,kp+DL,...,kp+(Q-1)DL},其中k p = DL ( T s - δ 2 ) ≤ τ p ≤ T s < τ p δ > 0 ≤ τ p < ( T s - δ 2 ) ]]> 至此,完成了对直扩信号进行稀疏表示,用于在压缩域内采集和恢复信号;步骤四、在压缩域内对接收的模拟直扩信号以远远低于Nyquist的速率进行采集,并存储采集结果;接收的模拟信号为:r(t)=s(t)+x(t);利用以Nyquist采样速率数字化的信号代替真正的模拟信号构造测量矩阵ΦM×N,其行数M=O(K log(N/K))<<N;K表示稀疏度;将接收矢量并行地与测量矩阵的M行进行相关求和运算,测量矩阵与接收矢量运算后的结果为Λ=Φψ∈RM×U,为运算后的噪声分量;采集到M个采样点;步骤五、利用直扩信号固有的结构化特点,直接在压缩域内利用步骤四采集到的数据进行联合同步和解调;先依据每条多径的强度不同,优先估计幅度最大的多径分量,然后从采集信号中减去对应分量,再估计次强分量;依次估计出P条多径分量后停止;步骤六、利用最大比合并,对步骤六得到的P条多径分量进行合并,恢复出所需要的传输信息。
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