[發(fā)明專利]一種基于稀疏感知的自適應(yīng)空時均衡方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811519562.1
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109379308B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張渭樂;李妍;穆鵬程;王文杰;孫若思
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種基于稀疏感知的自適應(yīng)空時均衡方法，在發(fā)送端將待發(fā)射的數(shù)據(jù)分塊，然后在每個數(shù)據(jù)塊的末尾加上獨特字；發(fā)送端發(fā)送信號到達接收端并在接收端經(jīng)過定時同步預(yù)處理后，截取接收到的導(dǎo)頻；然后利用貪婪算法或者互相關(guān)矢量算法來確定時域濾波器的非零抽頭位置，再計算選中位置的接收導(dǎo)頻塊的自相關(guān)矩陣與互相關(guān)矢量，從而計算自適應(yīng)權(quán)值；接收端將接收到的數(shù)據(jù)進行空間合并，再進行去獨特字操作，實現(xiàn)信道的均衡。本發(fā)明提出的方法能夠有效降低多徑效應(yīng)和頻率選擇性衰落對無線通信過程的影響，通過合理的時域濾波器稀疏抽頭設(shè)置，有效改善無線通信系統(tǒng)的性能，對抗信道的時延擴展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，涉及一種基于稀疏感知的自適應(yīng)空時均衡方法。

背景技術(shù)

無線信號傳播過程中，信號傳播環(huán)境復(fù)雜，由于電磁波的傳播路徑不同，使得信號能量不斷消耗，信號幅度、相位及時間不斷變化，引起原始信號失真或者出錯，造成多徑效應(yīng)。此外，電磁波的傳播除了直射波、反射波以外，不可避免地會受到障礙物、其他無線信號等環(huán)境因素的影響，使得信號幅度迅速下降。當(dāng)信號帶寬大于相干帶寬時，還會引起頻率選擇性衰落。因此，無線信道相對有線信道而言，具有很大的隨機性，信道估計是實現(xiàn)無線通信的一項關(guān)鍵技術(shù)，信道估計的精度將直接影響到整個系統(tǒng)的性能。

離散采樣信道大部分的采樣值都為零，只有極少數(shù)采樣點的值非零，通常稱這樣的信道為稀疏信道。隨著研究的不斷深入，大量文獻表明，無線信道本身往往呈現(xiàn)出稀疏性。當(dāng)信道具有稀疏性時，時域濾波的抽頭也應(yīng)相應(yīng)具有稀疏性。一方面，信道稀疏時，冗余的抽頭分量帶來的可能都是無用的符號間干擾，對提升系統(tǒng)性能改善不大。另一方面，在給定非零抽頭個數(shù)情況下，時域濾波可以通過合理的稀疏抽頭設(shè)置對抗信道的大時延擴展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種基于稀疏感知的自適應(yīng)空時均衡方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種基于稀疏感知的自適應(yīng)空時均衡方法，包括以下步驟：

步驟一：在發(fā)送端將待發(fā)射的數(shù)據(jù)分塊，然后在每個數(shù)據(jù)塊的末尾加上獨特字；

步驟二：發(fā)送端發(fā)送信號到達接收端并在接收端經(jīng)過定時同步預(yù)處理后，截取接收到的導(dǎo)頻；然后在空時均衡的過程中采用貪婪算法或互相關(guān)矢量算法自適應(yīng)地尋找最優(yōu)時域濾波器非零抽頭位置，然后計算自適應(yīng)權(quán)值；

步驟三：接收端將接收到的數(shù)據(jù)進行分塊，再利用步驟二得到的自適應(yīng)權(quán)值對每根天線上的接收數(shù)據(jù)塊進行合并，并進行去獨特字操作，從而實現(xiàn)信道的均衡。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟二中采用貪婪算法自適應(yīng)地尋找最優(yōu)時域濾波器非零抽頭位置的具體過程如下：

假設(shè)接收機有M根天線，Δ為時域濾波器可能的最大階數(shù)，Q為限定的時域非零抽頭系數(shù)的個數(shù)，Q≤Δ+1；接收機多天線集中放置，多天線多徑信道的時延特征相同，空時濾波時，多天線時域濾波非零抽頭的位置相同；

采用N表示計算空時權(quán)值的導(dǎo)頻長度，L表示數(shù)據(jù)信號的長度，定義以下符號：

s：N×1維理想導(dǎo)頻信號；

r：L×1維的數(shù)據(jù)信號部分；

x_k,m：第m根天線上延遲k位的N×1維接收導(dǎo)頻信號，m＝1,…,M；k＝0,…,Δ；

z_k,m：第m根天線上延遲k位的L×1維接收數(shù)據(jù)信號，m＝1,…,M；k＝0,…,Δ；

X_k：所有天線上延遲k位的N×M維接收導(dǎo)頻時間擴展矩陣，X_k＝[x_k,1,x_k,2,…,x_k,M]；