一種探測信號操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號傳輸與處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用信號傳輸與處理技術(shù)實現(xiàn)一種有助于實現(xiàn)超分辨率信道響應(yīng)估計的探測信號操作方法。
【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，包括無線電磁信道，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對發(fā)射信號進(jìn)行變換的時-空變的隨機(jī)濾波器，會對發(fā)射信號產(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)于對發(fā)射信號進(jìn)行了幅值，時延，相移，頻移或時間尺度伸縮，頻散和非線性等調(diào)制。一般地，信道對發(fā)射信號的濾波作用可以使用y(t)= x(t) *h(t)來近似表示，式中t代表時間，X(t)代表發(fā)射信號，y(t)代表接收信號，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)被稱作信道響應(yīng)估計。信道響應(yīng)估計可以感知信道物理特性，是進(jìn)一步實現(xiàn)信號重構(gòu)，系統(tǒng)辨識的基礎(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)，模式識另IJ，信號(圖像)處理，工業(yè)控制等領(lǐng)域。
[0003]為實現(xiàn)高精度的信號重構(gòu)，圖像恢復(fù)，地震勘測，超聲診斷，光學(xué)成像，系統(tǒng)辨識等功能，希望信道響應(yīng)估計的時間分辨率盡可能高。傳統(tǒng)的信道響應(yīng)估計方法為匹配濾波器法或利用傅里葉變換及其反演來求解y(t)= x(t) *h(t)方程，這兩種方法的時間分辨率Λt = l/(2*w)，w為發(fā)射信號帶寬。傳統(tǒng)方法下，為提高時間分辨率，就需要增加發(fā)射信號帶寬，這會提高系統(tǒng)成本，在很多情況下難以實現(xiàn)。如何在不提高發(fā)射信號帶寬的情況下，實現(xiàn)超出At = l/(2*w)時間分辨率限制的超分辨率信道響應(yīng)估計具有重要的現(xiàn)實意義。
[0004]超分辨率信道響應(yīng)估計難點在于，對于y(t)=x(t) *h(t)，已知x(t)和y(t)求解h(t)，這一類卷積型積分方程，在接收信號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)備實現(xiàn)信道響應(yīng)估計，傳統(tǒng)的探測信號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)出探測信號，設(shè)備2分析所接收到的探測信號；
設(shè)備2所接收到的信號fl(t) = f0(t)*hl2(t)，式中f0(t)表示發(fā)射信號，fl(t)表示接收信號，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)出探測信號，設(shè)備2將所接收到的信號按照時間順序或(及)按照時間倒序發(fā)送回設(shè)備I，設(shè)備I分析所接收到的信號；
設(shè)備I所接收到的信號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，Π表示設(shè)備I所接收的信號，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)的探測信號操作方法，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]針對使用雙設(shè)備實現(xiàn)信道響應(yīng)估計的傳統(tǒng)探測信號操作方法不利于實現(xiàn)超分辨率信道響應(yīng)估計的問題，本發(fā)明的目的是提供一種探測信號操作方法，使得y(t) = x(t)*h(t)這類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)出探測信號；
設(shè)備可以是聲，光，電設(shè)備等，如無線通信設(shè)備，有線通信設(shè)備，超聲波檢測設(shè)備等。所發(fā)出的探測信號是相應(yīng)的無線電磁信號，有線電磁信號，光信號，聲音信號，超聲波信號等。
[0012]探測信號可以是一段具備特定時域與頻域特征的波形，使得其易于被設(shè)備辨識與處理，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，并將所接收到的信號按照接收時間順序發(fā)送回設(shè)備I;
設(shè)備2所接收到的信號f2(t) = fl(t)*hl2(t)，式中fl(t)表示設(shè)備I所發(fā)出的信號，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可以在接收信號時存儲信號，等待該段信號全部接收完成時，將所存儲的信號發(fā)送回設(shè)備I，也可以在接收信號同時將所接收的信號發(fā)送回設(shè)備I，例如對于無線通信設(shè)備，可以采用頻分復(fù)用方式，將發(fā)送回設(shè)備I的信號調(diào)制到與設(shè)備I所發(fā)出信號不同的載波頻率，從而互不干擾。
[0015]設(shè)備可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，按照時間順序采樣并存儲接收信號，也可以采用具備“記憶”功能的模擬器件，按照時間順序存儲接收信號波形。
[0016]按照接收時間順序發(fā)送指的是，最早接收到的信號值被最早發(fā)送出去，最后接收到的信號值被最后發(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，并先將所接收到的信號按照接收時間順序發(fā)送回設(shè)備I，接著再將所接收到的信號按照接收時間倒序發(fā)送回設(shè)備I;或者僅將所接收到的信號按照接收時間順序發(fā)送回設(shè)備I;或者僅將所接收到的信號按照接收時間倒序發(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，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]按照接收時間倒序發(fā)送指的是，設(shè)備在接收信號同時存儲信號，信號接收完成時將所存儲的信號值，按照接收時間順序反轉(zhuǎn)后發(fā)送出去，即最后接收到的信號值被最早發(fā)送出