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专利号: 2022106665732
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:将电力线接收端接收到的频域信号转换为向量矩阵形式;

S2:提取接收信号中的导频;

S3:结合DWT、DCT将提取的导频符号基于压缩感知模型构建观测矩阵和观测向量;

S4:对观测矩阵进行均匀分块;

S5:初始化电力线脉冲噪声和信道的压缩感知估计模型;

S6:以空模型开始,假设所有信号块都未添加进模型中,进行块添加;每次迭代计算协方差矩阵、块相关性、相关性结构矩阵,并更新模型参数,且根据所述相关性结构矩阵重建协方差矩阵,直到得到所有的协方差矩阵;

S7:当满足预设条件后,结束S6的循环,得到稀疏解向量;

S8:取S7得到的稀疏解向量的前ng行进行DCT、DWT,得到信道脉冲响应向量估计值,对其再进行补零的FFT得到长度为N的信道频率响应向量;

S9:得到的稀疏解向量的ng‑ng+N行是时域脉冲噪声估计向量,从而得到去除脉冲噪声的频域符号。

2.根据权利要求1所述的基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计方法,其特征在于:步骤S1中,将电力线接收端接收到的频域信号转换为向量矩阵形式Y=diag(X)H+Fi+G      (1)T

其中X=[X1,X2,...XN] 为频域发送符号向量,OFDM频域符号向量长度为N,H=[H1,H2,...,HN]为信道频率响应向量,F是N维傅里叶变换矩阵,i表示时域脉冲噪声,其中G=Fg代表频域背景噪声,为高斯白噪,g表示背景噪声。

3.根据权利要求2所述的基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计方法,其特征在于:步骤S2中,规定发送信号中插入导频的位置的集合为P,(·)P为集合P中索引对应行或元素构成的子矩阵,将式(1)变换为:YP=diag(XP)Hp+Fpi+Gp     (2)。

4.根据权利要求3所述的基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计方法,其特征在于:步骤S3中,结合脉冲噪声的时域稀疏特性,电力线脉冲噪声和信道的压缩感知估计模型为:其中Fp,ng是P*ng的傅里叶矩阵,ng为保护间隔长度,DCTng*ng,DWTng*ng是ng*ng维的矩阵;

式中,将ng*1维向量h稀疏表示为:

h=DCT*a        (5)

h=DWT*b       (6)

将式(3)、式(4)表示为:

Yp=ΦX+Gp       (7)

其中Φ为观测矩阵。

5.根据权利要求4所述的基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计方法,其特征在于:步骤S4中,对观测矩阵Φ进行均匀分块Φ=[Φ1,Φ2,...Φm],块长度为

8,OFDM长度为1024,ng长度为256,设置梳状导频,均匀分布,个数为64。

6.根据权利要求5所述的基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计方法,其特征在于:步骤S5中所述初始化,考虑信噪比SNR<20dB,设置β=0.1||Yp||2,‑4η=10 ,m表示把观测向量分成m块数据,也对应m块观测矩阵,Φi表示第i块对应的观测矩阵,η是算法退出条件,β指代噪声方差,在算法过程中需要迭代计算,si,qi是定义的中间变量,用来计算代价函数。

7.根据权利要求6所述的基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计方法,其特征在于:步骤S6中,以空模型开始,假设所有信号块Xi都未添加进模型中,进行块添加;在第K次迭代时模型中的基的集合为ak,每次迭代进行以下步骤:S61:计算协方差矩阵 计算块相关性γi=1/diTr(Ai)其中di是矩阵Ai的维数,Tr表示矩阵的迹;计算相关性结构矩阵Bi=Ai/ri,重建 其中T ‑1ri代表第i块的方差;直到得到所有的Ai,并根据代价函数L=log|C|+yC y,其中y表示算法‑1 T输入的测量向量,也就是输入的导频处的OFDM频域符号;其中C=β I+ΦΓΦ ,其中I代表单位矩阵,Γ是观测块矩阵的协方差矩阵构成的矩阵;计算 并得到使得ΔL(i)最大的 就是使得ΔL(i)最大的观测块矩阵的索引;

S62:根据 是否属于ak更新Σμsiqi。

8.根据权利要求7所述的基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计new方法,其特征在于:步骤S7中当满足||γ ‑γ||/||γ||<η,跳出S6的循环,得到稀疏解向量x=μ;

步骤S9中,得到的稀疏解向量的ng‑ng+N行是时域脉冲噪声估计向量 得到去除脉冲噪声的频域符号为

9.根据权利要求7所述的基于DCT和DWT的稀疏贝叶斯电力线信道和脉冲噪声联合估计方法,其特征在于:步骤S62中,利用BSBL‑FM算法更新Σμsi qi,具体包括以下步骤:T

(1) 将当前块添加进模型中,并且μnew=μ‑βΣΦΦiμi, 其中ΣaT T

=‑βΣΦΦiΣii, 其中ei=β(Φi‑βΦΣΦΦi),μ是输出随机向量服从的概率分布的均值向量,Σ是输出向量服从的概率分布的协方差向量,μnew指代算法中迭代更新的均值向量,∑new指代算法中迭代更新的协方差向量,μi则是均值向量中的第i个值,Σa是定义的中间变量,为了表示∑new更新过程,sinew,qinew代表更新过后的si,qi,用以计算新的代价函数;ei是算法推导的中间变量,方便表示qinew的更新过程,Σii是第i块数据对应的协方差矩阵,用以迭代更新si;

T

(2) 且 将此块从模型中删掉,并μnew=μ+ΔΣβΦy,Σnew=Σ+ΔΣ,其中‑1ΔΣ=‑ΣiΣii Σi,

T

(3) 且 将当前块进行重估,并μnew=μ+ΔΣβΦ y,Σnew=Σ+ΔΣ,