[发明专利]数字通信系统超宽带接收机及其信号处理方法

权利要求书

1.数字通信系统超宽带接收机，其特征是包括依次连接的超宽带接收模块、高维噪声空间信号解调处理模块和译码判决模块，超宽带接收模块包括接收滤波器和高速过采样器，所述接收滤波器带宽为发送信号带宽的2倍以上，接收滤波器输出至高速过采样器，高速过采样器的采样速率与接收滤波器的带宽相同；高维噪声空间信号解调处理模块包括多个并行的分梳式用户信号收集器，每个分梳式用户信号收集器的输出连接有软信息计算器，所有软信息计算器的输出连接至译码判决模块，其中分梳式用户信号收集器为与发送端信号相匹配的滤波器，高速过采样器输出至所述并行的分梳式用户信号收集器。

2.根据权利要求1所述的数字通信系统超宽带接收机，其特征是分梳式用户信号收集器为梳状滤波器。

3.权利要求1-2任一项所述的数字通信系统超宽带接收机的信号处理方法，其特征是在通信系统的接收端，首先由超宽带接收模块的接收滤波器对发送端信号和发送端信号带外的扰噪信号一并进行接收，再对接收的信号进行过采样，所得到的过采样信号送至高维噪声空间解调模块做进一步处理，在收到过采样信号流后，高维噪声空间解调模块的多个并行的分梳式用户信号收集器完成信号的多路并行处理，并由软信息计算器输出软判信息至译码判决模块完成译码判决，恢复出原始的数据信息；

超宽带接收模块中的过采样为：

超宽带接收模块采用接收滤波器对带宽为B的发送信号进行宽带接收，其中B为发送信号等效基带信号的双边谱宽度，接收滤波器的通带带宽为W^Sup，是实际发送信号带宽B的K倍，即W^Sup＝K·B,K≥2；接下来，高速过采样器对滤波器输出信号进行过采样，采样速率为 对应的采样间隔 是标准奈奎斯特采样间隔T_S＝1/B的1/K，即 设通信信号的符号间隔为T₀，则第l个符号间隔上信号采样点可写为：

其中，g()为发送符号所采用的脉冲形成函数，p表示样本编号，p＝0,…,K·[T₀/T_S]-1，即在符号间隔T₀上采得的样点总数为K·[T₀/T_S]，α_l为信道衰落因子，s_l∈Φ为第l个时隙发送的某一数据符号，Φ为数据符号s_l所有可能取值的全体，E_S为单个符号的能量，对于通带带宽为W^Sup的滤波器，其输出的噪声信号分量n′(t)在等间隔点t＝p/W^Sup处的样点 为相互独立的同分布的高斯随机变量，均值为0，方差为N₀/2，N₀/2为噪声的双边功率谱密度； 

按照采样速率 采样后得到的过采样信号样本 送至高维噪声空间信号解调模块进行处理，高维噪声空间信号解调模块对应设有K个并行的分梳式用户信号收集器，用以完成有用信号收集和筛选工作；分梳式用户信号收集器按照各自不同的样本抽取偏移量分别对过采样信号 进行等间隔抽取，并对抽取信号进行并行处理，对于编号为k的分梳式用户信号收集器，所处支路编号为k，对应的样本抽取偏移量为其抽取结果为：

其中，n()表示接收端噪声和未知信号干扰，q＝0,…,[T₀/T_S]-1为抽取样值的编号，上式得到的抽取样点实际为原信号r(t)以 作为其初始偏移时间，按照标准奈奎斯特采样间隔T_S进行采样的结果，由采样定理知，r(q;k)同样可无失真地恢复出原始信号r(t)，各路分梳式用户信号收集器的抽取结果所包含的有用信号分量是完全等价的，且有：

其中k_i和k_j表示不同的支路编号，即各分梳式用户信号收集器收集到的有用信号能量均相等，并等于发送信号能量，分梳式用户信号收集器k使用与抽取信号点列{r(q;k)}_q中的有用信号相匹配的脉冲 完成抽取信号滤波接收，其输出结果为：

其中， 为分梳式用户信号收集器的滤波输出噪声分量，是零均值的高斯随机变量，该变量对应的方差为：

g^*()为g()的共轭函数， 

于是，分梳式用户信号收集器k的输出噪声分量n_l(k)的概率密度函数分布为：

其中，n_l(k)＝n表示当前分梳式用户信号收集器的滤波输出噪声分量的数值，此时d_l(k)的条件概率密度也可相应得到：

接下来，分梳式用户信号收集器k对应连接的软信息计算器即可根据当前输出的d_l(k)和信道衰落因子α_l，计算出发送的数据符号s_l取集合Φ的某一符号 m₁＝0,…,M-1时的软判值：

M表示通信系统所采用的进制数，m₁为符号编号，s_m′为集合Φ的所有可能取值，上式表示在当前信道状态α_l下，分梳式用户信号收集器k收到信号d_l(k)判决为符号可能取值 的概率，现将d_l(k)的条件概率密度代入上式，即可得到支路k输出的关于数据符号s_l所有可能解的软判值计算式：

而后，支路k将得到的关于数据符号s_l各可能解的软判值 送至译码判决器模块，并连同其他并行支路得到软判值一起完成最后的符号判决，恢复出原始数据符号。

4.根据权利要求3所述的数字通信系统超宽带接收机的信号处理方法，其特征是译码判决模块选择最大后验准则作为判决规则，先将由高维噪声空间信号解调处理模块得到的关于数据符号s_l的各可能解的软判值分别进行累加，即：

而后选择其中最大值所对应的符号取值作为最佳判决结果，恢复出原始数据符号：