[發明專利]基于信道化正交匹配追蹤的信號重構方法及系統

有效

• 申請號: 202010911903.0
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112187404B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 徐弘毅;李陽;武思軍;張保慶
• 申請（專利權）人: 北京電子工程總體研究所
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開了一種基于信道化正交匹配追蹤的信號重構方法及系統，所述方法包括：對接收信號的每個信道進行均勻分塊，構建信道化模型；對信道化模型進行信號檢測篩選得到存在信號占用的信道；通過基于殘差衰減斜率的識別方法識別得到信號占用的信道中的信號原子并進行信號重構，本發明提供了一種基于CS模型和殘差衰減斜率判別的貪婪類重構算法，支持CS接收機有效接收非合作方的多窄帶通信信號，具有對未知信號的自適應精確重構能力和對噪聲的強魯棒性。

技術領域

本發明涉及通信技術領域。更具體地，涉及一種基于信道化正交匹配追蹤的信號重構方法及系統。

背景技術

隨著通信網絡建設的飛速發展，非合作方實時獲取當前電磁環境中頻譜占用情況和通信信號信息的盲接收需求也在不斷增加。然而，通信信號的類型不斷多樣化，信號密度不斷加大，信號頻譜不斷向更高和更低的頻域擴張，使得現有接收機在未知電磁環境下很難同時以可觀的大接收帶寬和大動態范圍對多個未知通信信號進行接收與信號處理。壓縮感知(CS)這一全新的信息獲取理論有望打破上述盲接收技術瓶頸。與傳統信號采樣方法相比，CS理論框架下的信號采樣率不再受Nyquist采樣定理的限制，而是由信號本身的特征和信息內容決定。基于CS理論所構造的CS接收機能夠大幅降低接收機獲取信號所需的采樣率，避開傳統接收機在接收未知多信號時所面臨的高速采樣瓶頸，在擴展接收帶寬的同時兼顧大動態范圍。其中，負責將CS接收機所獲得欠采樣信號恢復為原始信號的關鍵技術，便是重構算法。

然而，目前可用于CS接收機盲接收的貪婪類重構算法普遍存在兩方面問題：一方面，重構算法對噪聲十分敏感。當環境存在噪聲時，信號的稀疏程度被快速削弱，重構算法的成功重構概率與重構精度將迅速惡化。較強噪聲環境下，重構信號的信噪比(SNR)甚至低于傳統接收方法，阻礙了后續的信號處理，極大降低了CS盲接收技術的實用性。另一方面，非合作方盲接收情景對CS重構方法提出一定的要求。目前已有的信號重構算法在重建信息時十分依賴信號的先驗信息，而盲接收過程恰恰又未知信號個數、未知信號稀疏度等重要重構信息。因此，如何在缺少先驗信息的情景下使CS重構算法自適應地完成高精度高SNR的信息獲取，是CS接收機盲接收技術亟待解決的問題。綜上所述，魯棒性問題和自適應性問題是制約CS盲接收重構算法的主要瓶頸。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種基于信道化正交匹配追蹤的信號重構方法，提供一種基于CS模型和殘差衰減斜率判別的貪婪類重構算法，支持CS接收機有效接收非合作方的多窄帶通信信號，具有對未知信號的自適應精確重構能力和對噪聲的強魯棒性。本發明的另一個目的在于提供一種基于信道化正交匹配追蹤的信號重構系統。本發明的再一個目的在于提供一種計算機設備。本發明的還一個目的在于提供一種可讀介質。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

本發明公開了一種基于信道化正交匹配追蹤的信號重構方法，包括：

對接收信號的每個信道進行均勻分塊，構建信道化模型；

對信道化模型進行信號檢測篩選得到存在信號占用的信道；

通過基于殘差衰減斜率的識別方法識別得到信號占用的信道中的信號原子并進行信號重構。

優選的，所述對接收信號的每個信道進行均勻分塊，構建信道化模型具體包括：

根據預設信道數量對離散傅里葉變換正交基的稀疏基矩陣、觀測矩陣和接收信號進行均勻分塊得到每個信道的稀疏基子矩陣、觀測子矩陣和信號稀疏表達；

根據所述稀疏基子矩陣和觀測子矩陣得到恢復矩陣；

根據恢復矩陣和信號稀疏表達得到觀測向量；

根據觀測向量的稀疏約束和每個信道的信號稀疏表達得到每個信道的重構頻譜得到信道化模型。

優選的，所述對信道化模型進行信號檢測篩選得到存在信號占用的信道具體包括：