[发明专利]随机信号混频多通道采样系统中观测矩阵的获取方法

说明书

技术领域

本发明属于宽带模拟信号的采样技术领域，具体涉及一种随机信号混频多通道采样系统中观测矩阵的获取方法。

背景技术

对模拟信号传统的的分析方法是首先用高于奈奎斯特频率的采样率对信号进行采样，使之转化为数字信号，然后进行后续数字信号处理。但是这种方法应用在现代宽带信号遇到了困难，模数转换器的硬件瓶颈使其达不到10⁹赫兹数量级的奈奎斯特频率，常见的解决方法时将宽带信号的频谱分为多个频带，将每个频带分别进行下变频至基带后利用现有的数模转换器进行采样，获取每段频带的信息，进而整合得到宽带信号的完整频谱。

以下的文章覆盖了该相关的背景技术：

1.H.J.Landau，Necessary density conditions for sampling and interpolation of certain entire functions，Acta Math.，vol.117，pp.37-52，Feb.1967.提到的信道化滤波方法将宽带模拟信号的频带划分为多个频带，通过和不同频率的载波信号混频，将每个频带搬移至基带，低通滤波后进行采样。这种方法原理非常简单，但当待采样信号的奈奎斯特采样频率远大于采样频率时，需要非常多的采样通道和不同频率的载波信号，这样保持每个通道之间频率的一致性是一个困难的问题，同时在实际系统中由于每路通道处理的频段的不一致需要进行针对性的设计。

2.Fredric J.Harris，Chris Dick，Michael Rice.Digital receivers and transmitters using polyphase filter banks for wireless communications[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2003，51(4)：1395-1411提到的基于多相滤波器组的宽带数字信道化接收机。实现了频分和下变频的作用，又较好地解决高速采样芯片与低速信号处理器之间的矛盾。但针对的是采样后的信道化处理，不能用于宽带信号的采样。

3.M.Mishali and Y.C.Eldar，Blind multiband signal reconstruction：Compressed sensing for analog signals，IEEE Trans.Signal Processing，vol.57，no.3，pp.993-1009，Mar.2009.提到的系统采用多路周期性随机信号和待采样信号混频，首先准确的恢复出待采样稀疏信号中非零频谱的位置，然后再通过解最小二乘问题求解信号频谱。通过压缩感知的原理，可以有效降低系统整体的采样率，但针对的是频域稀疏的宽带模拟信号的采样。其中欠采样方程中的观测矩阵是通过采样随机方波信计算获得的，但如此高频率的方波信号会很难采样。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种随机信号混频多通道采样系统中观测矩阵的获取方法，针对的是宽带模拟信号的采样的问题，克服了难以保持每个通道之间频率的一致性的问题，并能有效解决有效解决不平坦的混频转换损失给系统带来的非线性效应和随机方波信号难以采样的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种随机信号混频多通道采样系统中观测矩阵的获取方法，步骤如下：

步骤1：将待采样的宽带信号x(t)接入随机采样系统，待采样的宽带信号x(t)的奈奎斯特采样频率为210MHz，放大后与3路周期性随机方波信号p_j(t)进行混频，p_j(t)的翻转速率为210MHz，周期为100ns，混频后的信号低通滤波后，在70MHz的时钟下采样得到3路数字信号y_i(n)，分别对3路数字信号y_i(n)进行离散傅里叶变换得到对应的3路频谱采样序列y_i(f)，利用频谱采样序列y_i(f)结合待采样的宽带信号x(t)的信号频谱x(f)构造对应的采样方程(1)：

y(f)＝Ax(f)    (1)