一種對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法。本發(fā)明提出一種高階統(tǒng)計量中的五階循環(huán)累積量的估計方法，該方法首先利用壓縮感知理論對信號進行壓縮采樣，即遠低于奈奎斯特采樣速率下對信號進行欠采樣，然后計算壓縮采樣值的五階各元素對應(yīng)乘積；根據(jù)原信號的信號長度生成中間變量F矩陣和對角線投影矩陣P；根據(jù)壓縮采樣的隨機矩陣生成中間變量Ξ矩陣，最后建立壓縮采樣值與五階循環(huán)累積量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，利用l0范數(shù)最優(yōu)化算法準確估計五階循環(huán)累積量。利用本發(fā)明的算法，需要計算的數(shù)據(jù)量遠小于傳統(tǒng)的方法，計算復(fù)雜度小，精確度高和抗噪聲能力強。
【專利說明】一種對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法，特別用于對信號參數(shù)估計和調(diào)制識別。
【背景技術(shù)】
[0002]估計非合作信號的調(diào)制參數(shù)在眾多通信領(lǐng)域中得到應(yīng)用，如近年來提出的認知無線電技術(shù)以其高效率頻譜利用引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。無線信號經(jīng)過天線和帶寬接收機接收，經(jīng)過高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后利用數(shù)字信號處理器(DSP)對數(shù)字信號進行調(diào)制參數(shù)估計，根據(jù)所估計的結(jié)構(gòu)，自適應(yīng)選擇空閑信道傳輸信號；在電子偵察中，最重要的一個步驟就是頻譜監(jiān)測，即對非合作信號的調(diào)制方式、載波頻率、碼元速率等進行估計。所以，不管是認知無線電或者是電子偵察，對信號的調(diào)制參數(shù)估計是一個不可或缺的技術(shù)。
[0003]通過對比各種經(jīng)典的調(diào)制參數(shù)估計方法發(fā)現(xiàn)，過零檢測法在信噪比比較低或者有突然干擾時會失去效果；頻譜重心法要求信號對稱頻譜重心點在載波頻率值；相位差分法受信噪比限制比較大；循環(huán)平穩(wěn)分析方法雖然具有普適性，如國內(nèi)已有研發(fā)團隊利用五階循環(huán)累積量，在單載波和多載波正交頻分復(fù)用調(diào)制(OFDM)混合信號中識別OFDM信號，識別率接近100 %，但是計算復(fù)雜度稍大，不能很好地完成實時性檢測。
[0004]2006年T.Tao等人提出了壓縮感知(CompressiveSensing ;CS)理論引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。利用壓縮感知理論能夠在遠低于奈奎斯特采樣速率下進行采樣，使壓縮和采樣同時進行，從 而減少了大量的采樣數(shù)據(jù)，且能保證對信號的準確重構(gòu)。但是通過壓縮感知理論值估計原信號的五階循環(huán)累積量的估計方法，國內(nèi)外均未有相關(guān)記載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種利用Itl范數(shù)最優(yōu)化方法，在不重構(gòu)原信號的前提下，根據(jù)壓縮采樣值估計原信號的五階循環(huán)累積量的估計算法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法，包括以下步驟:第一步，利用AIC采樣結(jié)構(gòu)對連續(xù)性時域信號x(t)進行壓縮
采樣，得到壓縮采樣值y(m);第二步，建立五階循環(huán)累積量與第一步中得出的壓縮采
樣值y(m)之間的矩陣關(guān)系，并計算出變換矩陣Ψ ;第三步，根據(jù)第二步中計算出變換矩陣Ψ，然后通過下列求解式(O)求解最小Itl范數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法，其特征在于，包括以下步驟:第一步，利用AIC采樣結(jié)構(gòu)對連續(xù)性時域信號x(t)進行壓縮采樣，得到壓縮采樣值y(m);第二步，建立五階循環(huán)累積量Cl,與第一步中得出的壓縮采樣值y(m)之間的矩陣關(guān)系，并計算出變換矩陣Ψ ;第三步，根據(jù)第二步中計算出變換矩陣Ψ，然后通過下列求解式(O)求解最小Itl范數(shù):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法，其特征在于:在第一步中，利用AIC采樣結(jié)構(gòu)對連續(xù)性時域信號x(t)進行壓縮采樣，得到壓縮采樣值y (m),其表達式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法，其特征在于:在第二步中，建立五階循環(huán)累積量do)與第一步中得出的壓縮采樣值y(m)之間的矩陣關(guān)系，并計算出變換矩陣Ψ，其表達式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法，其特征在于:在第二步中，建立五階循環(huán)累積量C,。)與第一步中得出的壓縮采樣值y(m)之間的矩陣關(guān)系的方法，包括以下步驟:首先，建立五階循環(huán)累積量^75.()>與離散時域信號x(n)之間的矩陣關(guān)系，由下面的式子表示: C(5,0|的定義式是:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法，其特征在于:在第三步中，通過求解式(O)的最小Itl范數(shù)來計算五階循環(huán)累積量ω的常用方法有貪婪法、凸優(yōu)化算法、組合法以及統(tǒng)計優(yōu)化法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對壓縮采樣信號的五階循環(huán)累積量估計算法，其特征在于:所述采樣速率遠低于傳統(tǒng)奈奎斯特采樣速率。
【文檔編號】H04L1/00GK103986559SQ201410229504
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】陳廷歡, 張萌, 姚玲玲, 孫傳奇 申請人:東南大學(xué)