[发明专利]一种基于正频率频带复信号的MWC系统传感矩阵系数校准方法

说明书

一种基于正频率频带复信号的MWC系统传感矩阵系数校准方法，属于高速模拟信息转换技术领域。MWC系统硬件带有的例如器件非线性、延迟和噪声等各种非理想因素的影响，改变了输入输出之间的关系，只有利用校准方法校准出实际传感矩阵中的系数才能成功重构信号。由于MWC系统将信号的奈奎斯特频率范围划分为若干个宽度相等的子带，所以可以设计一种只在正频率范围内的每两个相邻子带内各存在一个宽度小于一半子带宽度频带的测试信号来进行传感矩阵系数的校准，该种测试信号可以充分利用子带内的空间，一个测试信号即可校准得到每个通道的两组传感矩阵系数。

技术领域

本发明涉及一种基于正频率频带复信号的调制宽带转换器(Modulated WidebandConverter，MWC)传感矩阵系数校准方法，属于高速模拟信息转换技术领域。

背景技术

MWC是一种基于压缩感知理论的模拟信息转换器系统。MWC由多个通道并行的随机解调结构组成，每一通道包含混频器、模拟低通滤波器以及ADC等器件，用周期性变化的随机在高低电平间跳变的高频信号，即伪随机序列进行混频，然后低通滤波，最后低速采样，将高频的模拟信号进行压缩并用相对低速的模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)进行采样。所以MWC可以认为是一种采样结构，该结构可以在输入信号频谱稀疏且未知的情况下，能够以远低于信号奈奎斯特频率的采样频率完成对输入信号的采样，并且利用采样信息和重构算法可以完美重构出原始输入信号波形。信号的重构实质上就是利用重构算法求解压缩感知问题Y＝AX,其中Y是MWC系统输出的采样序列构成的矩阵，A是理论传感矩阵代表着MWC系统输入和输出之间的关系，X就代表我们需要求解的原始输入信号。

然而，由于MWC系统硬件带有的例如器件非线性、延迟和噪声等各种非理想因素的影响，使输入输出之间的关系变为Y＝CX，实际传感矩阵C中的系数相对于A中理论值产生了很大的偏差，如果直接用理论传感矩阵A进行信号重构，会导致信号重构失败甚至无法重构信号。因此我们需要利用校准方法校准出实际传感矩阵中的系数，只有利用校准之后的传感矩阵C来进行信号重构才能准确重构原始信号。

目前提出的校准方法采用的测试信号类型有：单个正弦或余弦信号的频点信号、多个正弦或余弦叠加的多频点信号、单个频带信号。以上的测试信号都是实数信号，它们的频谱正负频率轴上都有频谱内容并且关于零频率轴对称，利用这样的测试信号去校准MWC系统传感矩阵时会浪费低通滤波后MWC划分子带内一半的空间，即这一半的空间对于传感矩阵系数校准的贡献为零。本发明目的在于设计一种正频率频带测试信号，以充分利用子带内的空间进行MWC传感矩阵系数的校准。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于正频率频带测试信号的MWC系统传感矩阵系数校准方法，该种测试信号可以充分利用子带内的空间来进行传感矩阵系数的校准，一个测试信号校准出的传感矩阵系数的数量是原先双边频率单频带测试信号的两倍。

本发明是采用以下技术方案实现的：

由于MWC系统将信号的奈奎斯特频率范围划分为若干个宽度相等的子带，可以设计一种只在正频率子带内存在频谱内容的频带复信号作为测试信号，而且每个测试信号的频带分别位于每两个相邻子带的不同侧，每个频带的宽度设置为子带宽度的37.5％(该占比可变，但需小于50％)。然后将设计好的测试信号分实部和虚部分别加入MWC系统，将每个通道输出的两组采样序列分别合成一组复数序列，将得到的复数采样序列作快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)得到其FFT序列然后与滤波器补偿序列对应点相乘，截取每个频带位置对应的补偿后FFT序列与测试信号的对应频带位置的FFT序列进行对应点相除并取均值，并根据传感矩阵系数的共轭关系将求得的均值取共轭即可校准得到每个通道的两组传感矩阵系数。此外，还需要注意的是在校准之前应先测得实际电路中低通滤波器的频域响应并计算出滤波器的补偿序列，然后将实际低通滤波器在数字域补偿成理想低通滤波器。

具体步骤如下：