[發(fā)明專利]一種多數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)中的最優(yōu)掩膜計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410708311.3
• 申請(qǐng)日: 2014-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN104484312B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭煜;凌永權(quán);楊楚琪;蕭允治;戴青云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/14
• 分類號(hào): G06F17/14;G06F19/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字解調(diào)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)中的最優(yōu)掩膜計(jì)算方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代數(shù)字通信設(shè)備中，通常會(huì)有多于一個(gè)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。通信設(shè)備可以根據(jù)不同的信道條件選擇不同的數(shù)字通信系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更好的解調(diào)性能。通常，不同的調(diào)制系統(tǒng)將信號(hào)調(diào)制到不同的頻帶，因此對(duì)于不同的調(diào)制系統(tǒng)需要使用不同頻帶的濾波器實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能。

在進(jìn)行離散時(shí)間信號(hào)濾波時(shí)，首先信號(hào)通過乘以離散傅里葉變換矩陣，被轉(zhuǎn)換到頻域中，然后在頻域中點(diǎn)乘濾波系數(shù)進(jìn)行濾波，最后信號(hào)再通過乘以離散傅里葉變換逆矩陣轉(zhuǎn)換回時(shí)域。但是因?yàn)樵肼曅盘?hào)通常會(huì)充滿整個(gè)頻域，所以這樣的濾波方式并不能有效地抑制噪聲。

最近，新的時(shí)頻域分析方法(如在旋轉(zhuǎn)時(shí)頻域中進(jìn)行掩膜運(yùn)算等方法)被提出。信號(hào)通過乘以離散分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)時(shí)頻域，然后在旋轉(zhuǎn)時(shí)頻域中點(diǎn)乘掩膜系數(shù)進(jìn)行掩膜運(yùn)算，最后，信號(hào)通過乘以離散分?jǐn)?shù)傅里葉變換逆矩陣轉(zhuǎn)換回時(shí)域。雖然在旋轉(zhuǎn)時(shí)頻域中進(jìn)行掩膜運(yùn)算是一種廣義化的頻域?yàn)V波方式，但其并不能保證是最優(yōu)化的濾波方式。

值得一提的是，離散傅里葉變換矩陣和離散分?jǐn)?shù)傅里葉變換矩陣都是特殊的埃爾米特矩陣。因此，如果同時(shí)設(shè)計(jì)出最優(yōu)化埃爾米特變換矩陣和相應(yīng)的掩膜系數(shù)，可以有效提高濾波性能。但是，同時(shí)設(shè)計(jì)埃爾米特變換矩陣和相應(yīng)的掩膜系數(shù)是非常困難的。這是因?yàn)檠谀は禂?shù)和埃爾米特變換矩陣是相互關(guān)聯(lián)的。因此，這需要探索最優(yōu)化埃爾米特變換矩陣和相應(yīng)最優(yōu)掩膜系數(shù)之間的關(guān)系。同時(shí)，這個(gè)最優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)是高度非凸的，而埃爾米特限制條件是復(fù)值二階等式，所以設(shè)計(jì)最優(yōu)化埃爾米特變換矩陣和相應(yīng)的掩膜系數(shù)實(shí)際上是一個(gè)高度非凸復(fù)值二階矩陣限制的最優(yōu)化問題，解決這類問題非常具有挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種多數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)中的最優(yōu)掩膜計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)多數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的最優(yōu)化埃爾米特變換矩陣及其相應(yīng)最優(yōu)掩膜系數(shù)之間的關(guān)系，并解決如何得到最優(yōu)化埃爾米特變換矩陣的問題。

為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種多數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)中的最優(yōu)掩膜計(jì)算方法，包括以下步驟：

S1：構(gòu)造每一數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的埃爾米特變換矩陣及其的掩膜系數(shù)向量最優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，得到每一數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的埃爾米特變換矩陣與其最優(yōu)化掩膜系數(shù)向量之間的關(guān)系；

S2：對(duì)每一埃爾米特變換矩陣的每一元素求導(dǎo)，并將求導(dǎo)后的每一元素按求導(dǎo)前的位置重新組合成導(dǎo)數(shù)埃爾米特變換矩陣；

S3：將每一導(dǎo)數(shù)埃爾米特變換矩陣進(jìn)行奇異值分解得到兩個(gè)埃爾米特變換矩陣，以及一個(gè)對(duì)角矩陣；

S4：將S3中得到的兩個(gè)埃爾米特變換矩陣和對(duì)角矩陣處理后得到一個(gè)新的埃爾米特變換矩陣；

S5：將S4中得到的新的埃爾米特變換矩陣進(jìn)行再次進(jìn)行S2-S4的步驟處理，并將結(jié)果迭代進(jìn)行若干次S2-S4的步驟處理得到S1中每一數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的埃爾米特變換矩陣的局部最優(yōu)解；

S6：根據(jù)S5中得到的結(jié)果和S1中每一數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的埃爾米特變換矩陣與其最優(yōu)化掩膜系數(shù)向量之間的關(guān)系即可得到最優(yōu)化掩膜系數(shù)向量。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中構(gòu)造每一數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的埃爾米特變換矩陣及其的掩膜系數(shù)向量最優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)為調(diào)解系統(tǒng)接收的有噪聲的濾波后的信號(hào)和對(duì)應(yīng)的理想環(huán)境接收信號(hào)之間的最小二乘誤差總和的最小值：

其中，為數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)接收的有噪聲的濾波后的信號(hào)，c為接受解調(diào)系統(tǒng)號(hào)為0,1,…,C-1，i＝0,1,…,M_c-1，Mc為每個(gè)調(diào)制系統(tǒng)接收到的信號(hào)數(shù)，N為每個(gè)信號(hào)的維度，y_c,i為數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)接收的沒有噪聲的理想信號(hào)，Uc為每一數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的埃爾米特變換矩陣，為每一個(gè)Uc對(duì)應(yīng)的掩膜系數(shù)。

進(jìn)一步地，所述步驟S5中，若連續(xù)兩次S2-S4的步驟計(jì)算得到的埃爾米特變換矩陣之間的差值的絕對(duì)值小于閥值ε時(shí)，則最后計(jì)算得到的埃爾米特變換矩陣即為數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的埃爾米特變換矩陣的局部最優(yōu)解。

進(jìn)一步地，所述步驟S2-S4的重復(fù)次數(shù)達(dá)到閥值T時(shí)，則最后計(jì)算得到的埃爾米特變換矩陣即為數(shù)字調(diào)解系統(tǒng)的埃爾米特變換矩陣的局部最優(yōu)解。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：