一種探測(cè)信號(hào)操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)傳輸與處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用信號(hào)傳輸與處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種有助于實(shí)現(xiàn)超分辨率信道響應(yīng)估計(jì)的探測(cè)信號(hào)操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]信道是發(fā)送與接收設(shè)備之間傳輸媒介的總稱(chēng)，包括無(wú)線電磁信道，有線電磁信道，光信道，聲音信道，超聲波信道等，廣義信道除了包括傳輸媒介，還包括通信設(shè)備有關(guān)的變換裝置。信道可以視作是一個(gè)對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行變換的時(shí)-空變的隨機(jī)濾波器，會(huì)對(duì)發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生衰減，反射，透射，散射，繞射等效應(yīng)以及多普勒效應(yīng)，頻散效應(yīng)和非線性效應(yīng)等，相當(dāng)于對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行了幅值，時(shí)延，相移，頻移或時(shí)間尺度伸縮，頻散和非線性等調(diào)制。一般地，信道對(duì)發(fā)射信號(hào)的濾波作用可以使用y(t)= x(t) *h(t)來(lái)近似表示，式中t代表時(shí)間，X(t)代表發(fā)射信號(hào)，y(t)代表接收信號(hào)，h(t)代表信道沖激響應(yīng)，*代表卷積。已知x(t)和y(t)，求解h(t)被稱(chēng)作信道響應(yīng)估計(jì)。信道響應(yīng)估計(jì)可以感知信道物理特性，是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信號(hào)重構(gòu)，系統(tǒng)辨識(shí)的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于地球物理，生命科學(xué)，材料科學(xué)，遙感技術(shù)，模式識(shí)另IJ，信號(hào)(圖像)處理，工業(yè)控制等領(lǐng)域。
[0003]為實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)重構(gòu)，圖像恢復(fù)，地震勘測(cè)，超聲診斷，光學(xué)成像，系統(tǒng)辨識(shí)等功能，希望信道響應(yīng)估計(jì)的時(shí)間分辨率盡可能高。傳統(tǒng)的信道響應(yīng)估計(jì)方法為匹配濾波器法或利用傅里葉變換及其反演來(lái)求解y(t)= x(t) *h(t)方程，這兩種方法的時(shí)間分辨率Λt = l/(2*w)，w為發(fā)射信號(hào)帶寬。傳統(tǒng)方法下，為提高時(shí)間分辨率，就需要增加發(fā)射信號(hào)帶寬，這會(huì)提高系統(tǒng)成本，在很多情況下難以實(shí)現(xiàn)。如何在不提高發(fā)射信號(hào)帶寬的情況下，實(shí)現(xiàn)超出At = l/(2*w)時(shí)間分辨率限制的超分辨率信道響應(yīng)估計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]超分辨率信道響應(yīng)估計(jì)難點(diǎn)在于，對(duì)于y(t)=x(t) *h(t)，已知x(t)和y(t)求解h(t)，這一類(lèi)卷積型積分方程，在接收信號(hào)y(t)有誤差并且h(t)為隨機(jī)信道沖激響應(yīng)的情況下，求其超分辨率解常常是不適定的，即得不到合理解。
[0005]—個(gè)可行的方法是發(fā)現(xiàn)h(t)中的有序結(jié)構(gòu)，或構(gòu)造具有有序結(jié)構(gòu)的h(t)，以此特定結(jié)構(gòu)信息作為約束，求解上述卷積型積分方程，得到合理的超分辨率解。
[0006]使用雙設(shè)備實(shí)現(xiàn)信道響應(yīng)估計(jì)，傳統(tǒng)的探測(cè)信號(hào)操作方法主要有如下2種方式:
I)設(shè)備I向設(shè)備2發(fā)出探測(cè)信號(hào)，設(shè)備2分析所接收到的探測(cè)信號(hào)；
設(shè)備2所接收到的信號(hào)fl(t) = f0(t)*hl2(t)，式中f0(t)表示發(fā)射信號(hào)，fl(t)表示接收信號(hào)，hl2(t)表示從設(shè)備I到設(shè)備2的信道沖激響應(yīng)，*表示卷積。在隨機(jī)信道情況下，難以發(fā)現(xiàn)h 12 (t)中的特定結(jié)構(gòu)。
[0007]2)設(shè)備I向設(shè)備2發(fā)出探測(cè)信號(hào)，設(shè)備2將所接收到的信號(hào)按照時(shí)間順序或(及)按照時(shí)間倒序發(fā)送回設(shè)備I，設(shè)備I分析所接收到的信號(hào)；
設(shè)備I所接收到的信號(hào)fl(t) = f0(t)*hl2(t)*h21(t) = f0(t)*hl21(t)，式中f0(t)表示設(shè)備I所發(fā)射的信號(hào)，Π表示設(shè)備I所接收的信號(hào)，hl2(t)表示從設(shè)備I到設(shè)備2的信道沖激響應(yīng)，h21(t)表示從設(shè)備2到設(shè)備I的信道沖激響應(yīng)，hl21(t)表示從設(shè)備I到設(shè)備2再到設(shè)備I的往返信道沖激響應(yīng)，*表示卷積。通常情況下，hi2(t)不等于h21 (t)。在隨機(jī)信道情況下，難以發(fā)現(xiàn)hl21(t)中的特定結(jié)構(gòu)。
[0008]上述2種傳統(tǒng)的探測(cè)信號(hào)操作方法，在隨機(jī)信道情況下，均難以發(fā)現(xiàn)信道沖激響應(yīng)中的特定結(jié)構(gòu)，從而難以求解上述卷積型積分方程得到合理的超分辨率解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)使用雙設(shè)備實(shí)現(xiàn)信道響應(yīng)估計(jì)的傳統(tǒng)探測(cè)信號(hào)操作方法不利于實(shí)現(xiàn)超分辨率信道響應(yīng)估計(jì)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種探測(cè)信號(hào)操作方法，使得y(t) = x(t)*h(t)這類(lèi)卷積型積分方程中的h(t)(即信道沖激響應(yīng))包含特定結(jié)構(gòu)，從而有助于求解上述卷積型積分方程得到合理的超分辨率解。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括如下步驟。
[0011]I)設(shè)備I向設(shè)備2發(fā)出探測(cè)信號(hào)；
設(shè)備可以是聲，光，電設(shè)備等，如無(wú)線通信設(shè)備，有線通信設(shè)備，超聲波檢測(cè)設(shè)備等。所發(fā)出的探測(cè)信號(hào)是相應(yīng)的無(wú)線電磁信號(hào)，有線電磁信號(hào)，光信號(hào)，聲音信號(hào)，超聲波信號(hào)等。
[0012]探測(cè)信號(hào)可以是一段具備特定時(shí)域與頻域特征的波形，使得其易于被設(shè)備辨識(shí)與處理，如超寬帶脈沖波，線性頻率調(diào)制(LFM)波等。
[0013]2)設(shè)備2接收步驟I)中設(shè)備I所發(fā)出的信號(hào)，并將所接收到的信號(hào)按照接收時(shí)間順序發(fā)送回設(shè)備I;
設(shè)備2所接收到的信號(hào)f2(t) = fl(t)*hl2(t)，式中fl(t)表示設(shè)備I所發(fā)出的信號(hào)，hl2(t)表示從設(shè)備I到設(shè)備2的信道沖激響應(yīng)，*表示卷積。
[0014]設(shè)備2可以在接收信號(hào)時(shí)存儲(chǔ)信號(hào)，等待該段信號(hào)全部接收完成時(shí)，將所存儲(chǔ)的信號(hào)發(fā)送回設(shè)備I，也可以在接收信號(hào)同時(shí)將所接收的信號(hào)發(fā)送回設(shè)備I，例如對(duì)于無(wú)線通信設(shè)備，可以采用頻分復(fù)用方式，將發(fā)送回設(shè)備I的信號(hào)調(diào)制到與設(shè)備I所發(fā)出信號(hào)不同的載波頻率，從而互不干擾。
[0015]設(shè)備可以通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，按照時(shí)間順序采樣并存儲(chǔ)接收信號(hào)，也可以采用具備“記憶”功能的模擬器件，按照時(shí)間順序存儲(chǔ)接收信號(hào)波形。
[0016]按照接收時(shí)間順序發(fā)送指的是，最早接收到的信號(hào)值被最早發(fā)送出去，最后接收到的信號(hào)值被最后發(fā)送出去。
[0017]3)設(shè)備I接收步驟2)中設(shè)備2所發(fā)出的信號(hào)，并先將所接收到的信號(hào)按照接收時(shí)間順序發(fā)送回設(shè)備I，接著再將所接收到的信號(hào)按照接收時(shí)間倒序發(fā)送回設(shè)備I;或者僅將所接收到的信號(hào)按照接收時(shí)間順序發(fā)送回設(shè)備I;或者僅將所接收到的信號(hào)按照接收時(shí)間倒序發(fā)送回設(shè)備I;
設(shè)備I接收到步驟2)中設(shè)備2所發(fā)出的信號(hào)f3(t) = f2(t)*h21(t) = fl(t)*hl2(t)*h21(t) = fl(t)*hl21(t)，式中fl(t)表示設(shè)備I在步驟I)中所發(fā)出的信號(hào)，hl2(t)表示從設(shè)備I到設(shè)備2的信道沖激響應(yīng)，h21(t)表示從設(shè)備2到設(shè)備I的信道沖激響應(yīng)，hl21(t)表示從設(shè)備I到設(shè)備2再返回設(shè)備I的往返信道沖激響應(yīng)，*表示卷積。hl21(t) = hl2(t)*h21(t)，h21(t)與hl2(t)通常不相等。
[0018]按照接收時(shí)間倒序發(fā)送指的是，設(shè)備在接收信號(hào)同時(shí)存儲(chǔ)信號(hào)，信號(hào)接收完成時(shí)將所存儲(chǔ)的信號(hào)值，按照接收時(shí)間順序反轉(zhuǎn)后發(fā)送出去，即最后接收到的信號(hào)值被最早發(fā)送出