[发明专利]基于贪婪算法的调制宽带转换器混频序列优化方法

权利要求书

1.基于贪婪算法的调制宽带转换器混频序列优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：输入频率变化的正弦信号x(t)作为系统测试信号，将输入的测试信号x(t)分别与调制宽带转换器的m个通道的伪随机序列混频，所述m个通道的每个同道伪随机序列都是独立的；

S2：将每一通道的混频结果用截止频率为Fs/2的低通滤波器滤波之后再将滤波结果以Fs的采样频率进行采样，求取每个通道采样值y_i(n),i＝1,2,…,m；

S3：对每个通道的采样值y_i(n)求取离散时间傅里叶变换，提取其幅度信息，与MATLAB中计算出的混频结果的频谱幅度进行比照，绘制增益—频率响应曲线H_i(f)；

S4：生成码片数为M的混频序列pn_i(n)及代价函数与约束条件；

S5：将生成的混频序列带入代价函数中计算，获得计算结果l₁；

S6：将混频序列pn_i(n)中的每一个码片依次取反，获得M组新的混频序列，分别带入代价函数中计算结果l1(n),n＝1,2,...,M；

S7：选取记录l1(n)中符合约束条件的最小值l′₁，l’₁是否小于l₁，若是，则用l′₁替代l₁，l1＝l′₁并选取l′₁对应的改进序列代替原始序列pn_i(n)；若否，则代价函数不再下降；

所述S1包括以下子步骤：

S11：调制宽带转换器的第i条通道的伪随机序列为p_i(t)，根据傅里叶变换，得到伪随机序列p_i(t)的具体表达式为：其中：l为傅里叶级数，c_il为傅里叶系数，j是复数单位，T_p是伪随机序列的周期，t为时间；根据傅里叶反变换，得到傅里叶系数c_il的表达式为：

S12：输入正弦信号x(t)，将输入的正弦信号x(t)分别与调制宽带转换器的m个通道的混频序列相乘，得到相乘后结果的第i条通道信号频域Y_i′(f)的表达式为：

其中，f是频率；

S13：将混频结果通过截止频率为Fs/2的低通滤波器，得到滤波后的信号并采样，得到第i个通道输出采样值y_i(n)的离散时间傅里叶变换表达式为：

其中：代表第i条通道输出的采样值y_i(n)的频域，f_p为混频序列的频率，X(f)是x(t)的频谱，L₀是频带被伪随机序列混频时被分成的频段数，L₀的表达式为:

其中，f_nyq为监测频段的奈奎斯特采样速率；

所述S3的采样信号频域为：

由于模拟器件的非理想特性，各参数指标在监测带宽之内难以保持稳定统一，接收信号频谱为：

其中，a_il为第i条通道的第l个频段的幅度增益，输入的测试信号频率为kf_p,k＝1,2,…,L₀的正弦信号，接收信号的频谱为：

其中，h_k是正弦信号的频域幅值，c_ik是第i个通道第k个频段混频序列频谱的幅值，可以通过MATLAB软件计算获得，实际系统的增益—频率响应为

其中，Ts表示采样间隔、L₀表示S13中所述频带被伪随机序列混频时被分成的频段数、C_ik表示第i个通道第k个频段混频序列频谱的幅值；

所述S4包括以下子步骤：

S41：初始的混频序列为伪随机序列，由matlab随机生成，混频序列优化的目标函数为：

其中，PN_i＝FFT(pn_i)，pn_i(n)为第i个通道的混频序列，i＝1,2,…,m，H_i(f)为实际测出的第i个通道的幅度—频率响应曲线，Hl_i(lf_p)表示H_i(f)在整数倍f_p的频点处的幅度—频率响应曲线的幅度值；

S42：约束条件为：

其中,为第i个通道的混频序列pn_i(n)与第j个通道的混频序列pn_j(n)的相关函数，λ₁和λ₂表示人为设定的两个足够小的数，当相关函数值小于这两个数是认为混频序列无关。

2.根据权利要求1所述的基于贪婪算法的调制宽带转换器混频序列优化方法，其特征在于，所述S5的代价函数为：

其中，PN_i＝FFT(pn_i)，pn_i(n)为第i个通道的混频序列，i＝1,2,…,m,Hl_i(lf_p)表示H_i(f)在整数倍f_p的频点处的幅度—频率响应曲线的幅度值。