[發明專利]基于ADMM的超窄帶和CP-OFDM共存系統中的超窄帶信號檢測方法

有效

• 申請號: 201910354879.2
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110113284B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李國兵;張添玉;張國梅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/00;H04L25/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一個基于ADMM的超窄帶和CP?OFDM共存系統中的超窄帶信號檢測方法。該檢測方法中將頻域內的超窄帶信號建模為單頻信號，進一步將超窄帶信號檢測轉換為一組多個單頻信號的檢測。當超窄帶信號和寬帶信號在LTE?A系統中共存時，該模型將多個用戶在時域中連續發送的信號排成一排，并取其中不受塊間干擾的兩部分的差，根據CP?OFDM信號的特點，這一部分僅含有需要檢測的超窄帶信號?；贏DMM方法建立稀疏?低秩聯合檢測方法。該方法較傳統稀疏檢測方法，對信號的低秩性進行聯合估計，根據仿真驗證，該算法相較于傳統MP、OMP及LASSO這三種算法在MSE及檢測概率這兩種性能均更優。

【技術領域】

本發明屬于物聯網領域，具體涉及基于ADMM的超窄帶和CP-OFDM共存系統中的超窄帶信號檢測方法。

【背景技術】

近年來，物聯網(IoT)在工業界和學術界受到廣泛關注，并迅速應用于智能家居，智能教育，智能醫療，可穿戴設備，車載設備等行業。與此同時，諸如LTE- A和Wi-Fi等寬帶通信系統發展迅速并廣泛用于個人通信。為了充分利用頻帶，物聯網網絡和寬帶系統經常在未經許可的頻帶中共存。考慮CP-OFDM由于其出色的抗頻率選擇性和頻譜效率，在寬帶通信中起著主導作用，當CP-OFDM系統與物聯網共存時研究信號傳輸是一項有挑戰但卻很有價值的任務。目前，來自不同工業需求的各種物聯網服務導致多個物聯網傳輸要求。根據數據傳輸速率的不同需求，物聯網服務可以分為三類：高，中，低速率服務。目前，市場上廣泛使用的大多數物聯網業務都是通過藍牙和Wi-Fi等短距離通信技術承載，但非運營商移動網絡存在覆蓋范圍，用戶容量和傳輸距離有限等缺陷，無法實現“萬物互聯”此外，近年來，對遠程抄表，環境監測和車載設備等低速率服務的需求迅速增加。這些業務需要較低的傳輸速率，但對功耗特別敏感，需要較大的網絡覆蓋范圍。同時，這些傳感和控制類型的大量低速率業務分布廣泛。雖然2G已經開展了部分低功耗需求的物聯網服務，仍然存在很多無法滿足的需求。為了實現廣泛的覆蓋范圍，大量的連接和低能量的網絡要求，低功率廣域網在該領域顯示出巨大的潛力。作為LPWAN的關鍵技術之一，具有極高頻帶利用率和低成本的優點的超窄帶(UNB)技術可以通過改善調制模式來降低傳輸信號的帶寬，并且可以有效地提高系統的頻帶利用率。UNB傳輸僅需要非常窄的必要帶寬，非常小的功耗和低帶外輻射功率來實現低速數據傳輸。因此，UNB技術由于其超窄帶和低功率，對CP-OFDM系統影響極小，因此是LPWAN與CP-OFDM系統共存時一種有希望的解決方案。

當超窄帶系統與CP-OFDM系統共存時，超窄帶信號的檢測問題仍然是一個懸而未決的問題。從窄帶信號的檢測方法出發，目前最新的算法是一種基于貝葉斯學習的LTE-A系統窄帶干擾的檢測方法，與傳統的檢測方法相比，該方法具有較高的性能。在頻域，超窄帶信號與窄帶信號類似，由于帶寬窄，呈現出稀疏的特性。然而在頻域，考慮到超窄帶信號的帶寬比窄帶信號更窄，從而每個符號在時域中持續更長時間，一個符號在時域中的持續時間可以達到毫秒甚至到秒級。因此超窄帶信號在時域中呈現低秩的特性。同時，考慮到由于某些超窄帶用戶處于移動狀態，會產生由多普勒效應影響的頻率偏移，因此，與窄帶信號檢測方法不同，通過利用超窄帶信號稀疏、低秩的特性，應該提出新的模型和新的解決方案。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種基于ADMM的超窄帶和CP-OFDM共存系統中的超窄帶信號檢測方法。該方法較傳統稀疏檢測方法，對信號的低秩性進行聯合估計，根據仿真驗證，該算法相較于傳統MP、OMP及 LASSO這三種算法在MSE及檢測概率這兩種性能均更優。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

基于ADMM的超窄帶和CP-OFDM共存系統中的超窄帶信號檢測方法，包括以下步驟：

步驟1，從基站接收到的信號中提取出初始頻域信號ΔR'，在初始頻域ΔR' 信號中引入頻率偏移矩陣，建立受到頻偏干擾的低秩、稀疏的頻域信號R'_B；