[发明专利]一种Chirp扩频通信系统的联合检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域，更具体地，涉及一种Chirp扩频通信系统的联合检测方法及系统。

背景技术

伴随着物联网时代的来临，用户需求的增长，数以亿计的物体需要接入网络，逐步实现“万物互联”的伟大构想。大规模的终端节点部署必然对网络有着更为严苛的要求，提出了低功耗、低成本、高覆盖、大容量等条件，对此催生出低功耗广域网及其底层技术。其中Chirp扩频系统(CSS，Chirp Spread Spectrum)就是专为低功耗广域网设计，CSS作为物理层传输技术不仅有着低功耗、远距离的优势，还具备低复杂度、抗干扰能力强的特性。IEEE 802.15.4a-2007明确指明以 CSS为物理层技术适用于长距离和高速运动的场合，CSS在物联网中有着广阔的应用场景。

由于传播环境中可能存在高楼、山体、树木等物体，电磁波从发射机发射出来，在传播的过程中经过这些障碍物的反射，会引起多条传送路径的出现，各条路径传播随时间变化即到达接收点的各场分量之间的相位关系不同，叠加合成即引发了多径效应。多径效应的产生会导致信号发生扭曲，从而引起符号间干扰。为了提高通信系统的可靠性，有必要展开对CSS系统抗多径干扰的研究。

在CSS通信系统中，解决多径干扰的方法大致分为两种：一种是在发射端采用预编码技术；Nanotron公司创新出一种多重选择预编码，在发射端进行信道估计的前提下，通过对发射信号预编码使得多个路径的信号到达接收机时叠加成等效的单径信号，从而有效的抵抗多径带来的码间串扰。该方法实际上是增加了发射机的复杂度以抵抗多径干扰，很适合在下行链路中实现。因为基站充当发射机，进行多重选择预编码，从而终端节点不需要进行复杂的接收算法，可以大大节省了终端硬件的成本。另一种在接收端采用传统的RAKE接收技术。低功耗广域网终端节点使用电池提供能源，因此功率受限，此外多径效应使得发送信号的能量分散，加剧了误码率的恶化。RAKE接收机是一种捕获多径信号，然后采用分集合并的方式获得系统增益的自适应接收机，本质上是将分散的多条路径分量收集起来，提高接收信噪比以获性能提高，但RAKE接收需要估计时域信道参数。 J.D.Jeong、S.H.Jang和J.W.Chong在2009年论文集中提出了几种RAKE接收机结构，但该文献也没有提出相关的信道估计算法。可是RAKE接收机需要获取准确的信道信息前提下才能有效地进行工作，为此在CSS通信系统中设计有效的信号检测方法已经成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明一种抗干扰能力强的Chirp扩频通信系统的联合检测方法。

本发明的又一目的在于提供一种Chirp扩频通信系统的联合检测系统。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种Chirp扩频通信系统的联合检测方法，包括以下步骤：

S1：通过最小二乘法结合干扰抑制得到时域信道参数中非零系数的位置集合；

S2：通过对位置集合中所有延时路径的信道参数进行卡尔曼滤波得到较准确的估计时域信道参数；

S3：RAKE接收机获得估计信道时域参数，然后根据最大比合并原则把多条路径分量合并起来。

进一步地，所述步骤S1的具体过程是：

S11：初始化导频符号计数k＝1，初始化时域信道参数中非零系数的位置集合L，L₀＝Φ，初始化估计时域信道系数向量

S12：对于第K个导频符号，采用LS信道估计算法，得到时域信道参数中非零系数的位置集合L_k，即确定变量l的取值。

进一步地，所述步骤S2的具体过程是：

S21：遍历位置集合L_k中的所有l的取值，初始化第l径卡尔曼跟踪的参数：和P_l(k-1)＝1；

S22：然后利用时域信道参数状态变量的量测方程和状态方程，对L_k中所有延时路径的信道参数进行卡尔曼滤波，得到估计值更新估计时域信道系数向量

S23：判断是否已经处理完所有导频符号，是则结束跟踪过程，若没有则处理下一导频符号，k＝k+1，L_k＝L_K-1，返回S22。

进一步地，所述步骤S3的具体过程是：

S31：初始化构造向量g[l]＝0，0≤l≤K-1；对估计时域信道系数向量求均值：初始化迭代次数t＝0；

S32：找到估计时域信道系数向量最大值所在的位置p，即：