專利名稱：一種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種面向 短距無線通信應(yīng)用的脈沖超寬帶信號的低速采樣接收系統(tǒng)及接收方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的IR-UWB(Impulse Radio-Ultra WideBand，脈沖超寬帶，簡稱“IR-UWB”)信 號接收方案有全分辨率數(shù)字接收機、模擬相關(guān)接收機、Rake接收機、能量檢測接收機。分 別描述如下全分辨率數(shù)字接收機對濾除了帶外噪聲的接收信號采用Nyquist速率甚至更高的速率進行采樣，后續(xù) 所有處理任務(wù)均基于對ADC (Analog to Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱“ADC”)輸 出的高分辨率采樣序列的處理。這種接收方式的優(yōu)點是靈活性高、結(jié)構(gòu)簡單、易配置、后續(xù) 處理能獲得的性能較高。模擬相關(guān)接收機將濾除了帶外噪聲的接收信號與某一模板信號進行幀長度的相關(guān)運算，對相 關(guān)輸出采用幀速率采樣，采樣結(jié)果用于符號判決。根據(jù)模板信號獲得方式的不同，模擬 相關(guān)接收機又可細分為傳輸參考接收機(transmit-reference)、差分傳輸參考接收機 (differential transmit-reference)、以及導頻輔助接收機(pilot-assisted)等。這種 接收方式的優(yōu)點是所需采樣速率不高。Rake 接收機將濾除了帶外噪聲的接收信號送入多個并行的相關(guān)檢測器，對接收信號中的各路 多徑信號能量分別收集再合并，合并結(jié)果用于符號判決。相關(guān)檢測器的本地模板是具有不 同延遲的單徑信號接收波形。與模擬相關(guān)接收機一樣，這種接收方式所需的采樣速率不高。能量檢測接收機對濾除了帶外噪聲的接收信號進行能量采樣(平方器+積分器)，能量采樣間隔通 常介于Nyquist采樣周期和幀周期之間，后續(xù)處理任務(wù)均基于對ADC輸出的低速率能量采 樣序列的處理。這種接收方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、復雜度低、所需采樣速率亦不高。盡管傳統(tǒng)的IR-UWB接收方案各有優(yōu)點，但也存在問題或缺陷全分辨率數(shù)字接收機根據(jù)FCC的規(guī)定，UffB在無需授權(quán)機制下允許的通信頻譜范圍為3. 1 10. 6GHz， 對如此高頻率的信號如果實施Nyquist速率的采樣，ADC的速率需達到IOGHz級別甚至更 高。以現(xiàn)有的硬件水平，用單片ADC芯片實現(xiàn)采樣單元顯然非常困難，所以很多文獻提出了 多通道的并行交替采樣架構(gòu)，但需要對多通道的ADCs進行精確的定時控制，電路復雜度極 高、功耗與成本也降不下來，與IR-UWB接收機理應(yīng)做到的“低成本、低功耗”目標相悖。所 以這種接收機方案由于ADC速率的瓶頸問題，目前很難投入實際應(yīng)用，只限于理論研究。模擬相關(guān)接收機
為了從接收信號中獲得相關(guān)模板(接收信號中對應(yīng)傳輸參考信號或?qū)ьl信號的 部分)，接收機硬件結(jié)構(gòu)中需要有較長的延遲線單元，這增加了接收機的硬件復雜度和功 耗；此外，模板信號是受噪聲污染的，這損害了后續(xù)判決的性能，盡管可以使用多個傳輸參 考符號或?qū)ьl符號的平均接收信號作為模板(平均過程可以消噪)，但這也導致了對模擬 延遲線的要求更高，進一步增加了硬件復雜度和功耗；最后，由于采樣速率為幀速率，基于 此種接收方案無法實現(xiàn)高精度測距定位。Rake 接收機Rake接收機的每條支路都需匹配接收信號中的一條多徑成分，所以其性能嚴重依 賴于信道估計的精確程度，且需要各支路的定時控制精確、產(chǎn)生的相關(guān)模板盡量準確、Rake 支路數(shù)要足夠多，所以此類接收機的實際實現(xiàn)亦非常困難、復雜度非常高；信道估計結(jié)果中 的時延信息可用于測距應(yīng)用，但視Rake機制的不同(pRake、aRake, sRake等)、以及Rake 支路數(shù)量的不同，多徑成分中的直達單徑DP(direCt path)能被匹配的概率不一定高，會嚴 重影響測距性能的穩(wěn)定性。能量檢測接收機由于是能量采樣，這種接收方案對抗噪聲的能力非常差，低信噪比情況下幾乎不 能工作；又由于采樣速率低，能量序列的時間分辨率不高，基于這種接收方案能獲得的測距 精度亦非常有限。綜上，現(xiàn)有的IR-UWB接收方案要么實際實現(xiàn)存在困難，要么不能充分發(fā)揮IR-UWB 的通信和測距性能優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是通過構(gòu)建一種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)， 克服現(xiàn)有技術(shù)中脈沖超寬帶信號的采樣接收要么硬件復雜度高難以實現(xiàn)，要么通信速率與 測距精度有限而不能充分挖掘IR-UWB的通信和測距潛能的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是構(gòu)建一種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，包括對所 述脈沖超寬帶信號分多個通道進行并行采樣的多通道采樣單元，分別向所述多通道采樣單 元的各通道發(fā)送測量波形的測量波形發(fā)生器，接收經(jīng)過所述多通道采樣單元采樣的測量值 的數(shù)字后端處理組件，所述脈沖超寬帶信號為連續(xù)的多幀信號，所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生 的測量波形與進入所述多通道采樣單元的脈沖超寬帶接收信號不相干，各通道分別根據(jù)所 述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形對所述脈沖超寬帶接收信號進行線性投影，所述數(shù)字后 端處理組件對所述多通道采樣單元采樣的測量值進行具體任務(wù)所需的后續(xù)處理。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是所述測量波形的投影區(qū)域為[tstot，tstart+Tm.]，所述 tstot為投影區(qū)域起點相對各幀起點的延遲長度，Tm.為投影長度，多通道并行采樣單元的采 樣周期等于接收信號的幀周期Tf，Tprj不大于Tf。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是所述多通道采樣單元中每個通道包括混頻器、積分 器、及將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是所述采樣接收系統(tǒng)還包括帶通濾波器，所述帶通濾 波器將所述脈沖超寬帶接收信號中混有的熱噪聲信號進行噪聲濾除處理，輸出濾除了帶外 噪聲的脈沖超寬帶信號。
本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是所述多通道并行采樣單元的通道數(shù)小于對同一信號 進行Nyquist速率采樣所需的Nyquist采樣點數(shù)。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形包括偽隨機波 形、正弦波、方波。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是所述采樣接收系統(tǒng)還包括反饋回路，所述反饋回路 將所述數(shù)字后端處理組件的處理結(jié)果部分反饋至所述測量波形發(fā)生器，測量波形發(fā)生器依 據(jù)反饋信息產(chǎn)生新的測量波形。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收方法，包括對所 述脈沖超寬帶信號分多個通道進行并行采樣的多通道采樣單元，分別向所述多通道采樣單 元的各通道發(fā)送測量波形的測量波形發(fā)生器，接收經(jīng)過所述多通道采樣單元采樣測量值的 數(shù)字后端處理組件，所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收方法包括如下步驟將脈沖超寬帶信號分段按信令方案的約定將脈沖超寬帶接收信號劃分為以幀長 度為單位長度的連續(xù)信號分段。采樣分段后的脈沖超寬帶信號將分段后的脈沖超寬帶信號送入所述多通道并行 采樣單元，所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形與進入所述多通道采樣單元的脈沖超寬帶信號 不相干，各通道分別根據(jù)所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形對所述脈沖超寬帶信號進行 線性投影；對采樣的測量值進行后續(xù)處理所述數(shù)字后端處理組件對所述多通道采樣單元采 樣的測量值按照實際任務(wù)的需求進行后續(xù)處理。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是在將脈沖超寬帶信號分段步驟前，還包括將所述脈 沖超寬帶信號中混有的熱噪聲信號進行噪聲濾除處理。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是在對采樣的測量值進行后續(xù)處理中，還包括將所述 數(shù)字后端處理組件的處理結(jié)果部分反饋至所述測量波形發(fā)生器，測量波形發(fā)生器依據(jù)反饋 信息產(chǎn)生新的測量波形。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)將脈沖超寬帶 信號分多個通道進行并行采樣，同時各通道對脈沖超寬帶信號進行線性投影。本發(fā)明脈沖 超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，無需高采樣速率、無需較長延遲線、無需精確信道估計， 能充分挖掘IR-UWB高速率通信與高精度測距的潛能。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的具體實施方式
是本發(fā)明構(gòu)建一種脈沖超寬帶信號的壓縮 采樣接收系統(tǒng)，包括對所述脈沖超寬帶信號分多個通道進行并行采樣的多通道采樣單元1， 分別向所述多通道采樣單元1的各通道發(fā)送測量波形的測量波形發(fā)生器2，接收經(jīng)過所述 多通道采樣單元1采樣的測量值的數(shù)字后端處理組件3，所述脈沖超寬帶信號為連續(xù)的多幀信號，所述測量波形發(fā)生器2產(chǎn)生的測量波形與進入所述多通道采樣單元1的脈沖超寬 帶信號不相干，各通道分別根據(jù)所述測量波形發(fā)生器2產(chǎn)生的測量波形對所述脈沖超寬帶 信號進行線性投影，所述數(shù)字后端處理組件3對所述多通道采樣單元采樣的測量值進行檢 測、分類、估計或重構(gòu)等處理。本發(fā)明的具體實施例中，所述采樣接收系統(tǒng)還包括帶通濾波 器4，所述帶通濾波器4將所述脈沖超寬帶信號中混有的熱噪聲信號進行噪聲濾除處理，輸 出濾除了帶外噪聲的脈沖超寬帶信號。如圖1所示，本發(fā)明的具體實施過程如下r (t)是IR-UWB接收信號，先將接收信 號r(t)按信令方案約定的幀長度Tf劃分為連續(xù)的信號分段，n(t)是接收電路中引入的熱 噪聲，可模擬為均值為零的白高斯過程。接收信號Ht)先通過帶通濾波器g(t)，得到濾除 了帶外噪聲的接收信號x(t)，隨后x(t)被送入一個并行采樣的多通道采樣單元1。所述多 通道采樣單元1共有禮個通道，各通道均對x(t)作線性投影(此投影過程即稱為壓縮測量 過程)，投影波形由測量波形發(fā)生器2單元產(chǎn)生，第m(m= 1，2，-,Me)個通道的測量波形 記為Φωα)，投影區(qū)域記為[tstart，tstart+Tm_]，其中tstrt為投影區(qū)域起點相對各幀起點的延 遲，Tm.為投影長度。本發(fā)明中設(shè)ADC采樣周期為Tf，則需滿足Tf彡Tm.，則所述多通道采樣 單元1的等效采樣速率為Me/Tf，設(shè)Tm.時長對應(yīng)的Nyquist采樣點數(shù)為N，則通常Me < < N， 所以此架構(gòu)的采樣速率遠小于Nyquist速率。所述多通道采樣單元1向所述數(shù)字后端處理 組件3的一次輸入為Me個測量值(Λ，凡，"_)V)，所述數(shù)字后端處理組件3通過對一批或多 批測量值的處理，完成收發(fā)信機交互過程中不同階段的處理任務(wù)(如TOA估計、信道估計、 符號解調(diào)等)。本發(fā)明中，設(shè)對數(shù)字后端中重構(gòu)得到的信號序列所體現(xiàn)出的采樣頻率的期望值為 F' S(F' s—般大于或等于Nyquist采樣率)，則模擬前端中的各波形信號可以此頻率為 虛擬采樣率進行數(shù)字化表示。獲得各測量值所使用的測量波形的虛擬采樣序列分別對應(yīng) 測量矩陣Φ的一行。按照壓縮感知理論，后續(xù)重構(gòu)能成功實施的必要條件是壓縮感知矩 陣ΦΨ (其中Ψ是接收信號x(t)的稀疏表示矩陣)是否具備RIP (restricted isometry property，約束等容特性，簡稱“RIP”)性質(zhì)。如果Φ與Ψ是非相干的，則Φ Ψ可高概率 保證RIP性質(zhì)，所以測量波形發(fā)生器2產(chǎn)生的測量波形需選用那些不能被稀疏表達基向量 (Ψ的各列)稀疏表示的波形。本發(fā)明中，所述多通道并行采樣單元的通道數(shù)遠小于對同一 信號進行Nyquist速率采樣所需的Nyquist采樣點數(shù)。本發(fā)明脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，無需高采樣速率、無需較長延遲線、 無需精確信道估計，能充分挖掘IR-UWB高速率通信與高精度測距的潛能。如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是所述多通道采樣單元中每個通道包括混 頻器、積分器、以及將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是所述采樣接收系統(tǒng)還包括反饋回路5，通 過反饋回路5，數(shù)字后端處理組件3向測量波形發(fā)生器2提供反饋信息，用于對后續(xù)測量的 投影波形作針對性改進，使得采樣架構(gòu)對接收信號的能量收集更高效。具體實施過程如下在不使用反饋回路的情況下，所述測量波形發(fā)生器2產(chǎn)生的 測量波形為碼片速率為F' s偽隨機波形，或者頻率隨機分布于接收信號頻段內(nèi)的正弦波、 方波。在使用反饋回路的情況下，利用IR-UWB信道的準靜態(tài)特性，可以把后續(xù)任務(wù)的實施 分為兩個階段第一個階段中，所述測量波形發(fā)生器2產(chǎn)生的測量波形仍然是偽隨機波形、正弦波、或方波，依據(jù)第一階段的壓縮測量值，數(shù)字后端使用非線性優(yōu)化算法估計出有用信 號成分所在的子空間H有K'列，全部抽取自稀疏表達矩陣Ψ)，再將H反饋給所述測量波 形發(fā)生器2 ；第二階段中，所述測量波形發(fā)生器2依據(jù)反饋信息產(chǎn)生針對性的測量波形，形 式為^ =爐，其中G是MXK'隨機生成矩陣，新生成的測量波形仍能完全收集有
用信號的信息，但對噪聲能量的收集卻大為減小，所以壓縮測量值的信噪比得以提高，系統(tǒng) 性能得到提升。測量波形的個數(shù)即對應(yīng)測量矩陣Φ的行數(shù)Μ，設(shè)投影范圍內(nèi)信號的稀疏度 為K，本發(fā)明中，完美重構(gòu)信號所需的壓縮測量值正比于Κ(Μ彡Klog2N)，通?？墒褂媒?jīng)驗值 M 4Κ，考慮到IR-UWB信道的可辨析性，稀疏度K可按|/^lns」估計。實際實施中，由于后續(xù) 任務(wù)(Τ0Α估計、符號解調(diào)等)一般并不需要完美重構(gòu)信號，所需測量值數(shù)目可在此基準上 適量減少。為減少并行采樣架構(gòu)的測量之路數(shù)，M個測量值可分攤到對連續(xù)的多幀信號(如 D幀)的測量之上，這需要發(fā)射端信令方案的配合，即對每幀信號會重復發(fā)送D次，即M = 0·Με。當D= 1時，M6 = Μ，此時的壓縮測量架構(gòu)等同于已有文獻中的并行隨機解調(diào)器架構(gòu)； 當D = M時，Me = 1，此時的壓縮測量架構(gòu)等同于串行隨機解調(diào)器架構(gòu)；一般取1彡D彡Μ， D越大則通信開銷越大、D越小對應(yīng)的測量支路數(shù)(Me)則越多，所以本發(fā)明具體實施時，D應(yīng) 折中設(shè)置。最后，本發(fā)明中的投影區(qū)域[tstart，tstart+Tm_]也是影響采樣效率的關(guān)鍵參量，視 面向任務(wù)的不同，[tstart，tstart+TprJ]的優(yōu)化設(shè)置結(jié)果不同。例如如果面向任務(wù)為測距，則 投影區(qū)域要盡可能短、同時要以高概率包含直達單徑DP(direCt path)，如果面向任務(wù)為通 信，則投影區(qū)域要能收集盡可能多的信號能量，同時不能太長以致收集到過多噪聲能量、且 使得測量信號的維度過大。如圖2所示，本發(fā)明的具體實施方式
是提供一種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接 收方法，包括對所述脈沖超寬帶信號分多個通道進行并行采樣的多通道采樣單元，分別向 所述多通道采樣單元的各通道發(fā)送測量波形的測量波形發(fā)生器，接收經(jīng)過所述多通道采樣 單元采樣測量值的數(shù)字后端處理組件，所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收方法包括如下 步驟步驟100 將脈沖超寬帶接收信號按信令方案約定劃分為單位長度為幀長度的連 續(xù)信號分段。步驟200 采樣分段后的脈沖超寬帶信號，即將分段后的脈沖超寬帶信號送入所 述多通道采樣單元，所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形與進入所述多通道采樣單元的脈沖超 寬帶信號不相干，各通道分別根據(jù)所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形對所述脈沖超寬帶 信號進行線性投影。所述測量波形的投影區(qū)域為[tstart，tstart+Tm.]，所述tstart為投影區(qū)域 起點相對各幀起點的延遲長度，Tprj為投影長度，多通道并行采樣單元的采樣周期等于接收 信號的幀周期Tf，Tm.不大于Tf。步驟300 對采樣的測量值進行后續(xù)處理所述數(shù)字后端處理組件對所述多通道 采樣單元采樣的測量值進行具體任務(wù)所需的檢測、分類、估計或重構(gòu)處理。如圖1所示，具體實施過程如下r(t)是IR-UWB接收信號，先將接收信號r(t)按信令方案約定的幀長度Tf劃分為 連續(xù)的信號分段，n(t)是接收電路中引入的熱噪聲，可模擬為均值為零的白高斯過程。接收 信號r(t)先通過帶通濾波器g(t)，得到濾除了帶外噪聲的接收信號x(t)，隨后x(t)被送 入一個并行采樣的多通道采樣單元1。所述多通道采樣單元1共有M6個通道，各通道均對x(t)作線性投影(此投影過程即稱為壓縮測量過程)，投影波形由測量波形發(fā)生器2單元 產(chǎn)生，第m(m= 1，2，···，Με)個通道的測量波形記為Φω(υ，投影區(qū)域記為[tstart，tstrt+Tm.]， 其中tstot為投影區(qū)域起點相對各幀起點的延遲，Tprj為投影長度。本發(fā)明中設(shè)ADC采樣周 期為Tf，則需滿足Tf ^ Tprj,則所述多通道采樣單元1的等效采樣速率為M/Tf，STm.時長對 應(yīng)的Nyquist采樣點數(shù)為N，則通常Me < < N，所以此架構(gòu)的采樣速率遠小于Nyquist速率。 所述多通道采樣單元1向所述數(shù)字后端處理組件3的一次輸入為Me個測量值(y y2,...yMe )， 所述數(shù)字后端處理組件3通過對一批或多批測量值的處理，完成收發(fā)信機交互過程中不同 階段的處理任務(wù)(如TOA估計、信道估計、符號解調(diào)等)。本發(fā)明中，設(shè)對數(shù)字后端中重構(gòu)得到的信號序列所體現(xiàn)出的采樣頻率的期望值為 F' S(F' s—般大于或等于Nyquist采樣率)，則模擬前端中的各波形信號可以此頻率為 虛擬采樣率進行數(shù)字化表示。獲得各測量值所使用的測量波形的虛擬采樣序列分別對應(yīng) 測量矩陣Φ的一行。按照壓縮感知理論，后續(xù)重構(gòu)能成功實施的必要條件是壓縮感知矩 陣ΦΨ (其中Ψ是接收信號x(t)的稀疏表示矩陣)是否具備RIP (restricted isometry property，約束等容特性，簡稱“RIP”)性質(zhì)。如果Φ與Ψ是非相干的，則Φ Ψ可高概率 保證RIP性質(zhì)，所以測量波形發(fā)生器2產(chǎn)生的測量波形需選用那些不能被稀疏表達基向量 (Ψ的各列)稀疏表示的波形。本發(fā)明脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，無需高采樣速率、無需較長延遲線、 無需精確信道估計，能充分挖掘IR-UWB高速率通信與高精度測距的潛能。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的 保護范圍。
權(quán)利要求
一種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，其特征在于，包括對所述脈沖超寬帶信號分多個通道進行采樣的多通道并行采樣單元，分別向所述多通道采樣單元的各通道發(fā)送測量波形的測量波形發(fā)生器，接收經(jīng)過所述多通道采樣單元采樣的測量值的數(shù)字后端接收處理組件，所述脈沖超寬帶信號為連續(xù)的多幀信號，所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形與進入所述多通道采樣單元的脈沖超寬帶信號不相干，各通道分別根據(jù)所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形對所述脈沖超寬帶信號進行線性投影，所述數(shù)字后端處理組件對所述多通道采樣單元采樣的測量值后續(xù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，其特征在于，所述多通 道采樣單元中每個通道包括混頻器、積分器、及將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，其特征在于，所述測量 波形的投影區(qū)域為[tstot，tstart+TprJ]，所述tstot為投影區(qū)域起點相對各幀起點的延遲長度， Tprj為投影長度，多通道并行采樣單元的采樣周期等于接收信號的幀周期Tf，Tprj不大于Tf。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣 接收系統(tǒng)還包括帶通濾波器，所述帶通濾波器將所述脈沖超寬帶信號中混有的熱噪聲信號 進行噪聲濾除處理，輸出濾除了帶外噪聲的脈沖超寬帶信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，其特征在于，所述多通 道并行采樣單元的通道數(shù)小于對同一信號進行Nyquist速率采樣所需的Nyquist采樣點 數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，其特征在于，所述測量 波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形包括偽隨機波形、正弦波、方波。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣 接收系統(tǒng)還包括反饋回路，所述反饋回路將所述數(shù)字后端處理組件的處理結(jié)果部分反饋至 所述測量波形發(fā)生器，測量波形發(fā)生器依據(jù)反饋信息產(chǎn)生新的測量波形。
8.—種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收方法，包括對所述脈沖超寬帶信號分多個通道 進行并行采樣的多通道采樣單元，分別向所述多通道采樣單元的各通道發(fā)送測量波形的測 量波形發(fā)生器，接收經(jīng)過所述多通道采樣單元采樣測量值的數(shù)字后端處理組件，所述脈沖 超寬帶信號的壓縮采樣接收方法包括如下步驟將脈沖超寬帶信號分段按照信令方案的約定，將脈沖超寬帶接收信號劃分為以幀長 度為單位長度的連續(xù)信號分段。采樣分段后的脈沖超寬帶信號將分段后的脈沖超寬帶信號送入所述多通道并行采樣 單元，所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形與進入所述多通道采樣單元的脈沖超寬帶信號不相 干，各通道分別根據(jù)所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形對所述脈沖超寬帶信號進行線性 投影；對采樣的測量值進行后續(xù)處理所述數(shù)字后端處理組件對所述多通道采樣單元采樣的 測量值按照實際任務(wù)的需求進行后續(xù)處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收方法，其特征在于，在對采樣 單元輸出的測量值進行后續(xù)處理中，還包括將所述數(shù)字后端處理組件的處理結(jié)果部分反饋 至所述測量波形發(fā)生器，測量波形發(fā)生器依據(jù)反饋信息產(chǎn)生新的測量波形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，其特征在于，包括對所述脈沖超寬帶信號分多個通道進行并行采樣的多通道采樣單元，分別向所述多通道采樣單元的各通道發(fā)送測量波形的測量波形發(fā)生器，接收經(jīng)過所述多通道采樣單元采樣的測量值的數(shù)字后端接收處理組件，所述脈沖超寬帶信號為連續(xù)的多幀信號，所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形與進入所述多通道采樣單元的脈沖超寬帶接收信號不相干，各通道分別根據(jù)所述測量波形發(fā)生器產(chǎn)生的測量波形對所述脈沖超寬帶接收信號進行線性投影，所述數(shù)字后端接收處理組件對所述多通道采樣單元采樣的測量值進行處理。本發(fā)明脈沖超寬帶信號的壓縮采樣接收系統(tǒng)，無需高采樣速率、無需較長延遲線、無需精確信道估計，能充分挖掘IR-UWB高速率通信與高精度測距的潛能。
文檔編號H04B1/69GK101951270SQ20101026059
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者吳紹華, 姚海平, 張凌雁, 張欽宇, 王野 申請人:哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院