[发明专利]DMWC中多通道间相差补偿的方法

说明书

本发明提出DMWC中多通道间相差补偿的方法，针对DMWC系统相差在一定范围内变大时，频谱支撑集重构率降低的问题。该方法包括：（1）压缩采样矩阵的获取，根据DMWC欠采样系统对原信号进行欠采样得到测量矩阵；（2）获取新的压缩采样矩阵，将范围的相差按数学上象限分割的思想均分成四个象限；再根据DMWC中已知相差大小，将其对应的压缩采样数据按不同的方式进行补偿，得到补偿后新的压缩采样矩阵；（3）利用CS中改进的M‑OMP算法恢复出支撑集。通过以上方法，不仅可以消除通道间相位差较大时对支撑集恢复率的影响，还在一定程度上提升了低信噪比下的恢复性能。

技术领域

本发明属于盲谱信号处理和压缩感知交叉的技术领域，具体在于当相位差在一定范围动态变化时，构造出一种基于非线性补偿的DMWC重构方法。

背景技术

宽带频谱感知一直希望找到机会频谱接入的自由频段，以实现有效的频谱利用。由于多频带信号的宽光谱范围，它们的奈奎斯特速率可能超过最佳模数转换器（ADC）的规格。压缩感知的提出突破了Nyquist采样定理对采样率的限制，成功地实现稀疏信号的亚奈奎斯特采样，不过压缩感知主要是针对离散信号，而实际的信号大部分是模拟信号。以色列理工学院Eldar团队提出的制宽带转换器（MWC）体系能很好的适应宽带稀疏信号模型，解决了直接采样射频（RF）信号时的一些实际问题。但是MWC的硬件设计使得稀疏度发生变化时无法调整通道数，造成支撑集重构率降低。此外，MWC系统的物理信道存在各种增益和时间延迟，使得信号重建中存在潜在的性能损失。

分布式调制宽带变换器（DMWC）结合宽带协作频谱感知网络的特点，将MWC的各采样通道转换成分布式动态感知节点作为虚拟欠采样通道，解决了时变支撑集的问题。在DMWC中，各传感器随机分布且距离不固定，可以通过灵活地选择感知节点并调整其数量来提高系统的感知性能。但是考虑到实际应用中不可避免的因素，DMWC各感知节点引入了传输衰减和相差，信号在传输过程中的时间延迟将随着传感器或信号源实时改变，也就是各通道间的相差会在一定范围内动态变化。当各通道间相差变大时，通道间联合稀疏性遭到严重破坏，导致原信号的频谱支撑无法正确恢复。现有的校准算法中，主要是针对MWC硬件带来的相差问题，无法适用于DMWC中相差动态变化的场景中。因此，研究如何降低DMWC中各通道间动态变化的相差对频谱支撑集恢复的影响是十分必要的。

发明内容

本发明旨在针对DMWC中通道间相差在一定范围内变大时，频谱支撑集重构率降低的问题而提出一种普适的多通道间相差的非线性补偿（NC-MMV）方法，其技术方案如下：

DMWC中多通道间相差补偿的方法，其实现步骤如下：

步骤一：通过DMWC欠采样系统，得到测量值矩阵；

步骤二：根据相差所属象限，对采取不同的补偿方法后得到新的测量值矩阵；

步骤三： 利用CS中的M-OMP算法恢复出支撑集。

附图说明

图1是DMWC中多通道间相差补偿的方法的流程图

图2 是DMWC原理框图

图3是相差的象限划分图

图4是相差对支撑集恢复率的分析图

图5是DMWC无相差时的采样值与有相差时的采样值补偿后的对比图

图6是支撑集恢复率与信噪比的关系图

图7是支撑集恢复率与相位差的关系图

图8是支撑集恢复率与信道数的关系图。

具体实施方式

图1是DMWC中多通道间相差补偿的方法的流程图，本发明的具体实施方案分为三个步骤，结合附图1阐述如下：