[发明专利]脉冲超宽带信号检测中分离多径和多址干扰的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及脉冲超宽带通信检测信号的处理方法，具体是脉冲超宽带信号检测中分离多径和多址干扰的方法及装置。

背景技术：

脉冲超宽带(IR-UWB)通信技术利用极低的发射功率提供了很高的信息通信容量。它采用带宽极宽的极窄脉冲序列来传输信息符号，由于极窄脉冲有很好的时间分辨率，可以清晰的分辨各多径分量，其中跳时调制方式，包括脉位调制(TH-PPM)和脉幅调制(TH-PAM)成为UWB通信中的主要调制方式。在IR-UWB通信中一方面信号的形式采用极窄的、高速密集的脉冲来调制信息；另一方面，相对于单脉冲宽度(T_w)，超宽带(UWB)多径信道也体现为极宽时延扩展和密集多径的特点，接收信号可分辨的多径数目甚至达到几十条，时延扩展达到几十倍T_w。在多用户同时通信的环境中，单用户接收机收到的信号是多用户脉冲及其多径脉冲的混合，脉冲在时域上相互重叠造成检测困难。

多址检测方法是扩频通信中解决多址干扰的常用信号处理方法，但存在多径干扰的情况下，会产生接收信号失配的问题，甚至导致有用信号被消减。为解决多径和多址干扰同时存在的问题，通常的解决方法有两种：一是先进行信道估计，将目标信号的多径幅度和时延估计出来，再进行相关检测和多址信号处理；二是做目标信号单径分量的多址检测，但必须加入约束多径相关分量的算法，一般采用多径扩频码矩阵C_κ来约束。由于超宽带信道的密集多径特征造成估计的困难，导致信道估计算法过于复杂，且误差较大；另一方面，大量的多径相关分量也要求约束多径算法中的多径码矩阵C_κ维数很大，加重了信号处理的运算负荷。所以直接沿用传统扩频通信的多址信号处理方法在IR-UWB多址系统中并不实用。

发明内容：

本发明的目的是为简化检测信号处理算法的复杂度，而提供一种脉冲超宽带信号检测中分离多径和多址干扰的方法及实现方法的装置。

实现本发明目的的技术方案是：利用了IR-UWB通信中脉冲信号离散的特点，通过对接收信号进行检测抽样，按一定规则重新组合这些取样结果，达到分离目标检测信号多径分量的目的，获得包含多址干扰脉冲和目标检测信号单径脉冲的信号矢量。由于该信号矢量中，多址干扰脉冲与目标检测信号的不相关性，可以直接利用在平衰落信道中高效的多用户检测算法实现干扰的消除。该方法包括如下步骤：

1、脉冲模拟信号处理模块对所收到的脉冲信号进行放大、相关或非相关检测，非相关检测可以是差分检测、发送参考检测、包络检波、平方律检测，或其它能量检测方法；输出检测信号接入到信号取样模块和同步/脉冲时延扩展宽度估计模块；按照所获得的接收信号脉冲和符号同步时钟，信号取样模块对检测输出的模拟波形进行取样；

2、取样的数据存储在接收机单符号取样缓冲器中，从单符号周期的起始取样值开始，至该符号周期后的L个取样值作为一个符号取样周期，该存储器需要N+L-1个数据单元。每检测完成一个符号，缓冲器更新到最新收到的符号取样值；

3、设该符号周期内多个调制脉冲的时间位置用对应的取样位置p0、p1、...pK表示。按照估计的脉冲时延扩展宽度L，即信号，选择器对缓冲的单符号取样结果进行筛选，组成新的取样信号矢量，选择规则是：包含所有除[p0，p0+L-1]、[p1，p1+L-1]、...[pK，pK+L-1]外的取样信号；在[p0，p0+L-1]、[p1，p1+L-1]、...[pK，pK+L-1]中相同位置各提取一个取样数据，这样获得了一个新的N-(K-1)(L-1)维取样信号矢量；

4、将以上组成的新取样信号矢量输入到数字信号处理器中。由于信号矢量不包含目标检测信号的相关多径分量，所以所使用的信号处理算法与平坦衰落信道中的多址信号处理算法相同，不再需要多径扩频码矩阵C_κ抑制最优化算法中的相关分量；

5、通过修改[p0，p0+L-1]、[p1，p1+L-1]、...[pK，pK+L-1]中提取取样数据的位置，重复4和5步骤，可输出L个检测结果；

6、将这L个检测结果按Rake接收机原则进行分集合并、判决，输出即为单符号的检测结果；

7、重复以上过程，就实现了对连续符号IR-UWB调制信号的检测。