[發明專利]基于LPS采集矩陣的直接序列擴頻信號壓縮感知方法

有效

• 申請號: 201210153643.0
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102684736A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 王鐵星;安建平;王帥;王愛華;周榮花;盧繼華
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04B1/707
• 分類號: H04B1/707;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于LPS采集矩陣的直接序列擴頻信號壓縮感知方法，其特征在于：對于直接序列擴頻通信系統，接收波形包括信號部分s(t)和噪聲部分x(t)：

r(t)＝s(t)+x(t)

信號部分s(t)的等效基帶為：

其中，P為可分辨多徑數量；Q為信號幀長度；T_s為碼元周期；γ_p為第p條可分辨多徑的復幅度；τ_p為第p條可分辨多徑的延時，τ_p∈[0，T_s)，且γ_p和τ_p在接收機接收一幀信號的時間t內恒定不變；b(q)∈{-1，+1}為第q個對極碼元；u(t)為擴頻波形，?L為擴頻增益，c(l)表示長度為L的擴頻碼，g(t)為截斷的帶限成形波形，其支撐長度為2FT_c，F為大于1的整數，T_c為碼片周期，l為擴頻碼中的碼片序號；

具體實現過程為：

步驟一，確定觀察窗口的信號長度；

步驟二、構造擴頻波形并離散化；

按照Nyquist速率?對s(t)進行采樣，得到信號的等效數字化模型：

其中，n∈[1，2(Q+1)DL+2(2F-1)]，θ_p，q＝γ_pb(q)，D∈N⁺；

步驟三、利用步驟二得到的離散擴頻波形構造擴頻基；

構造組基Ψ∈R^N×U(N＝2(Q+1)DL+2(2F-1)，1≤k≤U，U＝QDL)，其中各個元素為：

其中，δ＝T_c/D；至此，完成了對直擴信號進行稀疏表示；

步驟四、在壓縮域內對接收的模擬直擴信號以低于Nyquist的速率進行采集，并存儲采集結果；?

以Nyquist速率對接收的模擬信號r(t)＝s(t)+x(t)采樣后的數字化信號為?將接收信號矢量?并行地與測量矩陣的M行進行相關求和運算，得到?Λ＝ΦΨ∈R^M×U，?從而采集到M個采樣點；

所述測量矩陣設計如下：

根據帶限的擴頻波形能量聚集于低頻的分布特點，構造相應的測量矩陣，使得能量被測量值最大保留；利用傅里葉變換矩陣構造測量矩陣Φ_M×N，其中1≤i≤M，1≤j≤N，M＜＜N；

其中，?c為常數，K為稀疏度，表示信號在基Ψ_N×U下系數向量?中非零元素的個數；

步驟五、利用CS理論框架下的恢復方法對處于基Ψ下的具有稀疏性的擴頻信號進行處理，將信號從壓縮域恢復到時域；

步驟六、直接序列擴頻通信系統對已恢復的信號，在時域進行同步、解調和譯碼，最終恢復出該信號的所有信息。

2.根據權利要求1所述的基于LPS采集矩陣的直接序列擴頻信號壓縮感知方法，其特征在于：作為觀察窗口的信號長度不小于(Q+1)T_s+(2F-1)T_c。

3.根據權利要求1所述的基于LPS采集矩陣的直接序列擴頻信號壓縮感知方法，其特征在于：步驟四所述測量矩陣用于對任意方式成形的、波形能量集中在低頻部分的直擴信號進行測量。

4.根據權利要求1所述的基于LPS采集矩陣的直接序列擴頻信號壓縮感知方法，其特征在于：對于信號長度大于(Q+1)T_s+(2F-1)T_c的情況，N取值為信號在Nyquist采樣速率下的信號長度。?