[发明专利]一种基于CS理论的脉冲超宽带通信系统

权利要求书

1.一种基于CS理论的脉冲超宽带通信系统，所述CS理论为压缩感知理论 ；所述系统包括发射端、UWB信道和接收端，将所述脉冲超宽带通信系 统待发送的数据包表示为数字信号（X），所述数字信号（X）从所述 发射端通过所述UWB信道传输至所述接收端，所述接收端基于CS理论恢 复重构所述数字信号（X），其特征在于：

所述发射端包括随机预编码模块和脉冲产生模块，所述随机预编码模 块对所述数字信号（X）进行随机变换，得到变换向量（Z）；所述脉 冲产生模块接收变换向量（Z），将变换向量（Z）加载于其产生的UW B脉冲上得到发射信号（u(t)）；

所述UWB信道接收所述脉冲产生模块输出的发射信号（u(t)），输出接 收端信号（r(t)）至接收端；

所述接收端包括低速采样器和数字信号处理器，所述低速采样器对所 述接收端信号（r(t)）进行采样，输出数字信号（X）的观测信号（Y ）至所述数字信号处理器，所述数字信号处理器中存储有用于将所述 数字信号（X）稀疏化表示的稀疏化算法、所述随机预编码模块在CS理 论下的等效矩阵、所述脉冲产生模块在CS理论下的等效矩阵、用于估 计所述UWB信道的冲击响应（h）的信道估计算法、用于根据所述冲击 响应（h）推导得到所述UWB信道在CS理论下的等效矩阵的推导算法和 用于从所述观测信号（Y）恢复重构出所述数字信号（X）的恢复重构 算法。

2.根据权利要求1所述的基于CS理论的脉冲超宽带通信系统，其特征在于 ：所述稀疏化算法通过设定虚拟采样频率实现，设定虚拟采样频率为 fs；所述待发送的数据包的比特数目为K，比特率为f_bit，所述脉冲产生 模块产生的一个脉冲的持续时间为Tp，则所述数字信号（X）稀疏化表 示为：

其中，c∈{1,-1}，表示发送信息；D为所述数据包的一个比特持续时 间内可以容纳的无交叠的脉冲的个数，D=1/(T_pf_bit)；q为所述一个脉冲 的持续时间内采的虚拟采样点数，q=T_pf_s；所述虚拟采样频率fs根据 所述数字信号X的稀疏性要求以及所述稀疏化算法运算复杂度综合考虑 设定，同时所述虚拟采样频率fs的取值使虚拟采样点q为整数。

3.根据权利要求2所述的基于CS理论的脉冲超宽带通信系统，其特征在于 ：所 述数字信号处理器中存储的所述随机预编码模块在CS理论下的等效矩 阵为Φ₁，

其中，i=n×q，n为自然数，1≤n≤DK；Г_X =KDq；系数α为调整参 数，用于调节所述发射端的平均发射功率；矩阵中非零元素的取值取 自标准高斯分布的一次实现或取自随机序列码。