[發明專利]一種基于壓縮感知的脈沖超寬帶信號檢測方法

有效

• 申請號: 201310020850.3
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103117819A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李有明;朱星;王炯滔;趙翠茹;汪照;鄒婷;陳斌;劉小青
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04B1/7163
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 周玨

技術領域

本發明涉及一種無線通信中的信號檢測方法，尤其是涉及一種基于壓縮感知的脈沖超寬帶信號檢測方法。

背景技術

超寬帶（Ultra-Wideband，UWB）技術是下一代短距離寬帶無線通信的主要技術之一。由于超寬帶技術具有高速率、低功耗、低成本等特點，因此可以很好地應用于短距離高速無線個人局域網（Wireless?Personal?Area?Networks，WPAN）、測距、定位、監控以及無線傳感器網絡等領域。在其中的一些應用中，脈沖超寬帶（Impulse?Radio?UWB，IR-UWB）信號的檢測是非常重要的一部分。因此，對于脈沖超寬帶信號檢測的研究已經引起了人們廣泛的關注。

然而，當利用傳統的信號檢測方法進行脈沖超寬帶信號檢測時，根據香農-奈奎斯特采樣定理通常會要求采樣速率達到幾GHz，這就很難利用實際的模數轉換器（Analog-to-Digital?Converter，ADC）去實現。最近幾年興起的壓縮感知（CompressiveSensing，CS）理論使得從低維的觀測值中恢復出稀疏或可壓縮的高維信號成為可能。將壓縮感知理論應用于稀疏信號的檢測能夠大大減小所需的采樣速率，且能夠顯著提高檢測設備的實用性。大量的研究已經證明了通過直接處理壓縮感知的采樣值來進行稀疏信號檢測是有效的。由于脈沖超寬帶信號在時域上呈現明顯的稀疏特性，因此可以很好的利用壓縮感知理論來進行脈沖超寬帶信號的檢測。現有的基于壓縮感知理論的脈沖超寬帶信號檢測方法主要有基于匹配追蹤（Matching?Pursuit，MP）重構算法的檢測方法，其是一種通過對匹配追蹤重構算法的改進形成的有效的稀疏信號檢測方法。然而，由于匹配追蹤重構算法每次的迭代優化過程均是在字典內全部向量的基礎上進行的，因此其無法避免重復選擇先前已選的最優向量，導致收斂過程較慢，以致在信噪比較低的環境下的檢測成功概率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于壓縮感知的脈沖超寬帶信號檢測方法，其能夠有效降低完成脈沖超寬帶信號檢測所需的采樣速率，并且能夠有效提高低信噪比情況下的脈沖超寬帶信號檢測成功概率。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種基于壓縮感知的脈沖超寬帶信號檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

①在脈沖超寬帶信號發射端，假定脈沖超寬帶信號發射機的參數設置如下：二進制信號源隨機產生的比特流的比特數目為n，脈沖超寬帶信號的抽樣頻率為f_c，二進制信號源隨機產生的比特流中的每個比特所映射的脈沖數目為N_s，平均脈沖重復時間為T_s，沖激響應的持續時間為T_m，其中，n≥0；并假設脈沖超寬帶信號發射機發射的信號向量為X，且信號向量X是N×1維向量，其中，N>>n，符號“>>”為遠大于符號；

②在脈沖超寬帶信號檢測端，根據壓縮感知理論中的隨機采樣原理，利用M×N維的高斯隨機矩陣A，對其接收到的信號向量進行隨機采樣，得到M×1維的樣本向量Y，Y=A(X+e)，其中，M為采樣點數，n×N_s×T_m×f_c<M≤N，e表示信號向量X在傳輸過程中夾雜的N×1維的噪聲向量；