[發(fā)明專(zhuān)利]有限新息率信號(hào)結(jié)構(gòu)化亞奈奎斯特率采樣方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410355263.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104124976A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢(qián)慧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03M7/30
• 分類(lèi)號(hào): H03M7/30
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新息率有限的模擬寬帶信號(hào)低速率亞奈奎斯特率采樣方法。

背景技術(shù)

亞奈奎斯特率采樣是一種采樣速率低于信號(hào)兩倍帶寬的壓縮采樣方法?，F(xiàn)有的亞奈奎斯特率采樣方法包含模擬-信息轉(zhuǎn)換器和調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器兩種。這些采樣方法首先假設(shè)寬帶信號(hào)在傅里葉變換基上具有稀疏或塊稀疏特性，然后根據(jù)其稀疏性設(shè)計(jì)合理的觀測(cè)矩陣，并通過(guò)低速率的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊獲得信號(hào)的亞奈奎斯特率樣本，最后利用非線性優(yōu)化算法重構(gòu)奈奎斯特率樣本，完成信號(hào)的采樣過(guò)程。亞奈奎斯特率采樣方法可以有效降低寬帶系統(tǒng)的處理復(fù)雜度，解決寬帶信道估計(jì)、頻譜感知等稀疏寬帶通信信號(hào)處理問(wèn)題，但對(duì)非稀疏，可壓縮信號(hào)的處理能力不足。信息傳輸是通信系統(tǒng)的主要目的。現(xiàn)代通信系統(tǒng)多采用數(shù)字信號(hào)模擬傳輸?shù)哪Ｊ絺鬏斝畔?。受到多徑傳輸環(huán)境的影響，寬帶通信系統(tǒng)的接收信號(hào)頻域可壓縮性強(qiáng)，而稀疏度不足。對(duì)于該種信號(hào)的信息提取問(wèn)題，AIC、MWC等現(xiàn)有的亞奈奎斯特率采樣方法難以以極低的速率獲得良好的性能。解決頻域可壓縮信號(hào)的低速率采樣問(wèn)題可以有效地推廣亞奈奎斯特率采樣方法在通信信息系統(tǒng)中的應(yīng)用。

所謂有限新息率信號(hào)是指波形結(jié)構(gòu)已知，單位時(shí)間內(nèi)末知叁數(shù)的個(gè)數(shù)有限的信號(hào)。當(dāng)信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)新息率時(shí)，有限新息率信號(hào)具有可壓縮性。MIT著名學(xué)者M(jìn)artin?Vetterli所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在2002年證明：當(dāng)信號(hào)波形結(jié)構(gòu)完全已知時(shí)，以兩倍新息率的速率采集信號(hào)可獲得信號(hào)所有的信息。該種采樣方法以信號(hào)的新息率，而不是信號(hào)的帶寬為基礎(chǔ)，所獲得的采樣樣本具有亞奈奎斯特率特性。Martin?Vetterli所提出的有限新息率信號(hào)采樣方法是一種單通道采用方法。這種單通道采樣方法以理想脈沖信號(hào)作為主要的分析模型，對(duì)實(shí)際的脈沖成形信號(hào)重構(gòu)性能不佳。在2011年，YC?Eldar教授所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合MWC亞奈奎斯特率采樣方法的優(yōu)良特性，提出了多通道解調(diào)結(jié)構(gòu)的有限新息率信號(hào)采樣方法，有效提高了重構(gòu)系統(tǒng)的性能。

YC?Eldar教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)體在2011年發(fā)表的有限新息率亞奈奎斯特斯特率采樣論文(Multichannel?sampling?of?pulse?streams?at?the?rate?of?innovation,IEEE?Transactions?on?Signal?Processing,59(4),2011,1491-1504)與本申請(qǐng)?zhí)岚缸顬榻咏??？紤]一個(gè)周期為τ的連續(xù)時(shí)間信號(hào)s(t)：

式中表示整數(shù)域，c_k和t_k分別表示信號(hào)的幅度參數(shù)和時(shí)延參數(shù),K為整數(shù)，表示信號(hào)參數(shù)的個(gè)數(shù)，為脈沖成形函數(shù)。由于在第K′個(gè)周期內(nèi)，信號(hào)內(nèi)包含有K個(gè)未知的幅度參數(shù){c_k:k＝1,…,K}和K個(gè)時(shí)延參數(shù){t_k:k＝1,…,K}，因此可以定義該信號(hào)的新息率為ρ＝2K/τ。根據(jù)信號(hào)的周期性，s(t)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為：

式中傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)核函數(shù)θ_m(t)為

θm(t)=exp(2πjmt/τ),j=-1---(3)]]>

而傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)系數(shù)為