[发明专利]基于欠采样信号的频率和到达角联合估计方法

说明书

一种基于欠采样信号的频率和到达角联合估计方法，属于认知无线电中的多参数联合估计技术领域。本发明针对现有调制宽带转换器欠采样结构复杂度高的问题。首先构建欠采样结构，通过感知器采集原始信号，模数转换器对感知器传递的信号和时延τ后的信号进行欠采样后传递至低通滤波器，低通滤波器输出欠采样数据；对原始信号进行傅里叶变换得到变换后时域信号；模数转换器对传递的数据进行低速采样，并转换为频谱输出；低通滤波器对所述频谱进行处理，并变换到时域，得到欠采样数据信号；结合利用最小二乘法计算得到的传播矩阵对欠采样数据信号进行处理，计算得到欠采样信号的频率和到达角。本发明大大减少了硬件复杂度。

技术领域

本发明涉及基于欠采样信号的频率和到达角联合估计方法，属于认知无线电中的多参数联合估计技术领域。

背景技术

为了解决频谱利用的不平衡性以提高频谱效率，认知无线电技术被提出。

在认知无线电技术中，参数估计是其最基础也是最重要的环节，也是无线环境分析的核心内容。由于处理的带宽过大，如果按照奈奎斯特采样定理对认知无线电信号进行采样，则需要过高的采样频率，这给实际的硬件成本造成了巨大的负担，甚至可能无法实现。因此基于压缩感知的欠采样技术应运而生，主要包括多陪集欠采样技术(MC)和调制宽带转换器(MWC)。

对于传统的调制宽带转换器，其亚奈奎斯特欠采样结构的硬件复杂度高，并且不能实现频率和到达角的联合估计。

发明内容

针对现有调制宽带转换器欠采样结构复杂度高的问题，本发明提供一种基于欠采样信号的频率和到达角联合估计方法。

本发明的一种基于欠采样信号的频率和到达角联合估计方法，包括，

构建欠采样结构：包括均匀线性阵列、模数转换器和低通滤波器；所述均匀线性阵列包括均匀分布的N个感知器，相邻感知器之间的间距为d；感知器用于采集原始信号；每个感知器对应连接模数转换器的单个通道，并在每个通道上增加时延τ通道；模数转换器对感知器传递的信号和时延τ后的信号进行欠采样后传递至低通滤波器，低通滤波器输出欠采样数据；

还包括进行频率和到达角联合估计：

对感知器采集的原始信号进行傅里叶变换得到变换后时域信号；

模数转换器对所述变换后时域信号及对应的时延τ后的信号进行低速采样，并转换为频谱输出；

低通滤波器对所述频谱进行处理，并变换到时域，得到欠采样数据信号；

结合利用最小二乘法计算得到的传播矩阵对欠采样数据信号进行处理，计算得到欠采样信号的频率和到达角。

根据本发明的基于欠采样信号的频率和到达角联合估计方法，对感知器采集的原始信号进行傅里叶变换得到变换后时域信号的过程包括：

使间距d满足：

式中c表示光速，θ表示到达角度，f_nyq为信号带宽；

设定模数转换器的欠采样速率为f_s，低通滤波器的截止频率为[-f_s/2,f_s/2]；

定义基带的源信号向量s(t)为：

s(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_M(t)]，式中M表示信号个数；

源信号向量s(t)的频域组成向量S(f)为：

S(f)＝[S₁(f),S₂(f),…,S_M(f)]，

载波频率向量f为：