[发明专利]一种PSWF脉冲调制信号的抗定时抖动方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电通信中的信号处理方法，尤其涉及一种PSWF脉冲调制信号的抗定时抖动方法。

背景技术

椭圆球面波函数集(Prolate Spheroidal Wave Functions，PSWF)具有时-频域能量聚集性最佳、时域双正交、完备、近似时限带限、频谱可控等优良特性，自提出伊始便受到了学术界的广泛关注，并展现出良好的应用前景。

目前，椭圆球面波函数已在多个领域得到广泛应用。该函数被用于小波信号分析，可以达到比sinc函数更高的时间分辨率；用于数字图像和数字信号处理，可有效解决时间分辨率和空间分辨率矛盾，用于光学系统分析建模，具有更好的通用性；用于无线通信信道研究，可以更准确地建模高速移动通信信道和时频选择性衰落信道；用于通信信号设计，可以实现灵活的频谱控制，并具有更高的频谱效率和功率效率。

在接收端如何对PSWF脉冲信号实现有效接收是实现通信的关键。匹配滤波器是在高斯信道下对确知信号接收的最佳检测器，相关接收机是其一种实现方式，可以获得与匹配滤波器相同的输出信噪比，该方式是在接收端产生与理想接收信号相同波形的本地模板信号，与实际接收信号进行相关检测，根据相关结果进行判决，得到用户的传输信息。

但是由于同步误差、传输路径、基准时钟漂移等因素的影响，导致本地模板信号与接收信号之间产生随机定时抖动，从而造成接收信噪比的损失，考虑到脉冲持续时间极短，即使是微弱的定时抖动，也会使解调性能迅速下降。

如何消除定时抖动，实现本地模板信号与接收信号之间的准确对准，是提高通信系统可靠性的重要手段。关于脉冲调制信号的定时抖动问题，目前解决方法主要有两类。一类方法是基于矩阵理论在发射端根据定时抖动大小对脉冲信号进行预修正，以增强信号的抗定时抖动能力，但该方法并不能根据通信系统环境实时修正定时抖动大小(见文献：Giuseppe Thadeu Freitas，Ryuji Kohno.Design of jitter-robust orthogonal pulses for UWB systems[C].IEEE Globecom 2003，SF USA，2003，739-743)。另一类方法是基于估计理论，根据接收信号估计定时抖动的概率分布特性以修正本地模板信号，实时性好，但该方法结构较复杂、运算量大(见文献：Zhang Bing，Li Baoxue，Fei Yuanchun.An UWB receiver structure with improved performance in timing jitter sensitivity[C].2009 3rd IEEE International Symposium on Microwave，Antenna，Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications，2009，1177-1180)。

发明内容

为了克服现有技术的局限性，本发明提供了一种PSWF脉冲调制信号的抗定时抖动接收方法，以实现本地模板信号与接收信号之间的准确对准，从而提高通信系统的可靠性。在该方法中，从PSWF脉冲调制信号与低通信号的等效性角度出发，根据同相分量和正交分量的计算结果提取定时抖动大小，以实时修正本地模板信号相位，实现本地模板信号与接收信号之间的准确同步，从而消除定时抖动对解调性能的影响。

本发明的目的是通过如下技术措施来达到：

①PSWF脉冲调制信号的等效低通表示

由通信原理可知，任何一个带通信号r(t)都可等效表示为一个低通信号r_L(t)与正弦载波乘积的形式，即：