[发明专利]基于子空间跟踪的脉冲UWB通信系统干扰抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，可以用于UWB接收机强干扰抑制和弱信号增强，方法运算复杂度低，能够实时动态跟踪干扰信号变化，实现干扰抑制的同时，接收脉冲模板信号的数据子空间投影，减轻了抑制干扰对有用信号的影响，提高了UWB接收机的检测性能。

背景技术

超宽带(UWB)无线通信技术通过使用低占空比的极窄脉冲，将信号发射能量扩展到很宽的频率范围，从而具有趋于噪声的发射功率谱密度。UWB系统具有低复杂度、低成本、低功耗、可全数字化实现特点，具有较强的抗多径、抗侦听和抗截获能力，具有定位精确和较好的电磁兼容性，在短距离无线通信中具有更高数据传输速率和系统用户容量，因此UWB技术是未来短距离无线互联的主要手段之一，具有广阔的应用领域和市场前景。

由于UWB系统占用带宽很宽，为了减少对频带共享的通信系统的干扰，美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)在公开认可该技术的同时，严格限制UWB在允许使用频谱范围内的发射功率(小于_41．3dBm／MHz)。但另一方面，频谱资源共享注定UWB系统也同样容易受到各种干扰源的威胁。尽管窄带干扰(narrow-band interference，NBI)通常只占UWB系统整个通信频带的小部分，但当干扰信号功率远大于有用信号功率时，系统将会产生严重的误码特性恶化。因此研究UWB通信系统的窄带干扰抑制技术具有重要的意义。目前常见的UWB窄带干扰抑制技术有陷波技术、RAKE接收技术、脉冲波形成形技术、变换域处理技术等。陷波技术通过使用基带横向陷波器、多阻带陷波器改善系统性能，具有系统稳定可靠的优势，但是陷波器在滤除干扰信号的同时也带来了有用信号和接收模板相关函数最大值损失，引起系统检测性能的下降。变换域滤波可以有效地抑制窄带干扰，但首先需要信号检测，区分有用信号和干扰信号，得到干扰信号的频域分布信息后，在干扰位置加入陷波器抑制掉窄带干扰信号，抑制干扰信号的同时也会抑制陷波位置的有用信号，从而导致较大的插入损耗，信号信噪比(SNR)降低，误码率增高。同时这种方法也很难动态调整陷波的位置，使得灵活性受到一定的限值。RAKE结构是处理多径信号典型的接收机模型。由于UWB发射极窄的脉冲信号，有效分离并合并多径成分，可以提高输出信噪比，所以RAKE接收成为UWB系统中最广泛采用的一种接收形式。可以采用包括等增益合并或最大比合并等准则合并多径成分，前提是需要将本地产生的参考信号与多径成分对齐，所以需要获得每个径的到达时间；同时为了使输出信噪比最大以得到最大比合并，还要对每个径的幅度进行估计，以及对UWB的信道参数包括多径时延和多径衰减等参数都要正确的估计。脉冲波形成形技术，根据通信环境的变化，采取主动躲避干扰策略，在频域、时间一尺度域或其他抽象域中完成发射脉冲信号波形设计。基于频域频谱幅度确定干扰频点，构造一系列带陷滤波器抑制干扰。该方法需要对干扰信号特征量包括干扰信号的频率位置、带宽等参数的精确估计，会造成额外的系统开销，复杂度较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种基于子空间跟踪投影的强干扰抑制与信号增强方法，利用UWB系统的瞬态特性，及脉冲持续时间远小于发射机静默时间的特质，通过数据迭代实时跟踪数据子空间，避免了矩阵分解的高运算复杂度，并通过将本地模板信号在数据子空间投影，提高后续相关检测的准确性。

为实现上述目的，本发明方法包括如下步骤：

(1)设接收信号为

r(t)=s(t)+Σi=1MIi(t)+n(t)]]>