[发明专利]一种带宽受限信号动态外推方法

说明书

一种带宽受限信号动态外推方法，它属于信号处理技术领域。本发明解决了观测时间占比较小时传统外推方法的效率低以及迭代滤波器带宽大于信号带宽时传统外推方法的可靠性低的问题。本发明通过对待外推信号分段、并依次外推，提升了观测信号初始能量占比较小时的外推精度，解决了传统Gerchberg‑Papoulis外推算法(简称GP算法)在观测时间占比较小时的低效率外推问题，以及迭代滤波器带宽大于信号带宽时的低可靠性外推问题，当计算复杂度固定时，在一定外推性能指标的要求下，本发明动态外推方法能提升GP算法的有效性，在信号带宽在一定范围内不确定的场景下，提升GP算法的可靠性。本发明可以应用于信号处理技术领域。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种带宽受限信号动态外推方法。

背景技术

在无线通信、医学成像、雷达成像、卫星定位等环境中，信号由于受到信道环境或检测仪器本身的限制，往往仅能够检测到部分数据，或部分受干扰较小的数据。如果能通过观测到的部分数据g(t)(g(t)为原始信号f(t)中的部分数据)，求得整个区域上的f(t)数据，将会大大提高系统的有效性；若能根据信道环境，基于外推思想对传输方法进行设计，将会提高系统的可靠性。

信号处理领域中的大部分信号都能通过某种变换映射到某个域中，并具有带宽受限的特性，即在[-σ,σ]外的幅度等于零或明显小于区间内信号幅度；例如，OFDM信号和sinc信号在频域中带宽受限。带宽受限信号简称为带限信号，对于带限信号的外推问题，Gerchberg-Papoulis外推算法(简称GP算法)是一种经典方法，它利用了长球函数在σ-带限空间内的完备正交性，通过反复应用傅里叶变换及反变换，并截断、替换来迭代出已知区间外的信号。Sanz-Huang理论是基于GP算法提出的离散估计理论，它使得GP算法可以用DFT实现。这种离散信号迭代外推的方法可以有效提高数据质量、计算简便，并在有效次迭代内获得误差递减的外推信号。虽然传统Gerchberg-Papoulis外推算法的研究已经取得了一定的进展，但是当观测时间占比较小时，外推效率仍然较低，当迭代滤波器带宽大于信号带宽时，外推的可靠性也较低。

发明内容

本发明的目的是为解决观测时间占比较小时传统外推方法的效率低以及迭代滤波器带宽大于信号带宽时传统外推方法的可靠性低的问题，而提出了一种带宽受限信号动态外推方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种带宽受限信号动态外推方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据压缩比α将观测信号r_p补零至原始信号长度，将补零区域作为待外推区域，并对待外推区域进行平均分段，按照与观测位置的距离由近及远的顺序，将各段信号依次编号为1,2,…,L；

步骤二、分别对各段信号进行初始化，获得第l段信号的初始化外推信号与第l段信号的支撑集ψ_p,l，l＝1,2,…,L；

步骤三、分别对各段信号的初始化外推信号进行动态迭代外推，获得各段信号的重构信号，全部段信号的重构信号组成完整长度的信号。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种频率偏移的OFDM传输方法，本发明通过对待外推信号分段、并依次外推，提升了观测信号初始能量占比较小时的外推精度，解决了传统Gerchberg-Papoulis外推算法(简称GP算法)在观测时间占比较小时的低效率外推问题，以及迭代滤波器带宽大于信号带宽时的低可靠性外推问题，当计算复杂度固定时，在一定外推性能指标的要求下，本发明动态外推方法能提升GP算法的有效性，在信号带宽在一定范围内不确定的场景下，提升GP算法的可靠性。

对于观测比为0.2的经典频域带限的sinc信号，相比于传统GP外推方法，本发明动态外推方法所得信号的归一化均方误差降低了1～2dB。

附图说明

图1是本发明的动态外推算法的流程图；