基于旋转矩阵误差估计的交替采样系统信号重构方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于旋转矩阵误差估计的交替采样系统信号重构方法，包括步骤：一、初始参数输设定；二、训练样本构建：取同一时间段t内M个A/D转换芯片的采样序列，再作快速傅里叶变换至频域后获得M个训练样本，M个训练样本组成训练样本集；三、时基误差估计，过程如下：误差估计用双频率点选取、协方差矩阵估计、特征分解、大特征值及其对应的特征向量提取和时基误差估计；四、增益误差估计；五、增益误差补偿；六、权矢量重构；七、频域中信号重构；八、快速傅里叶逆变换。本发明专利技术方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能有效解决现有并行交替采样系统信号重构方法存在的误差估计过程复杂、计算量较大、重构后的信号误差大等问题。

【技术实现步骤摘要】
基于旋转矩阵误差估计的交替采样系统信号重构方法
本专利技术涉及一种交替采样系统信号重构方法，尤其是涉及一种基于旋转矩阵误差估计的交替采样系统信号重构方法。
技术介绍
随着数字信号处理技术应用范围的不断扩大，所需要处理信号的频带宽度(简称带宽)范围也越来越大。从信号带宽方面考虑，信号可以分为窄带信号、宽带信号和超宽带信号三类。窄带信号在大多数情况下用单个ADC转换芯片进行采样便可达到高精度的目的；在满足采样定理的前提下，宽带信号一般也可用单个高速率ADC转换芯片进行采样，但一般精度较低，不能进行高精度采样，无法满足大动态范围的使用要求，且电路的硬件成本较高；而对于超宽带信号，在满足采样定理的前提下，现有条件一般很难用单个ADC转换芯片进行采样。因而，对于宽带信号和超宽带信号(信号带宽在几十兆至几百兆甚至上千兆)来说，用单个ADC转换芯片在满足采样定理和不满足采样定理的前提下，要实现信号的高精度采样和重构都是难于达到目的的。若利用数字信号处理的理论和方法，用多个低速率、高精度的ADC转换芯片构成一个多通道采样系统，在一定条件下，可以实现信号的高精度采样和信号的实时重构。依据信号处理的基本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转矩阵误差估计的交替采样系统信号重构方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、初始参数输设定：通过参数输入单元(5)，输入需进行误差估计的并行交替采样系统中所采用A/D转换芯片(1)的数量M、M个所述A/D转换芯片(1)的采样频率fs和所采样宽带信号s(t)的带宽bps；所述参数输入单元(5)与数据处理器(6)相接；步骤二、训练样本构建：先取同一时间段t内M个所述A/D转换芯片(1)的采样序列，每个所述A/D转换芯片(1)的采样序列中均包括n个采样信号，其中n＝t×fs；再将M个所述A/D转换芯片(1)的采样序列作快速傅里叶变换至频域后，相应获得M个训练样本；M个训练样本分别为所述并行交替采样系统的M个采样通道的训练样本，且M个训练样本组成一个训练样本集；步骤三、时基误差估计：采用数据处理器(6)且利用步骤二中所构建的训练样本集，对所述并行交替采样系统的时基误差进行估计，过程如下：步骤301、误差估计用双频率点选取：从[-fs/2,fs/2]中随机选取两个数值f1和f2作为误差估计用的一对频率点，其中f1＞f2且Δf＝f1-f2；步骤302、协方差矩阵估计：从所述训练样本集中找出频率值为f1的样本数据组成训练样本A，并从所述训练样本集中找出频率值为f2的样本数据组成训练样本B；之后，分别计算得出训练样本A和训练样本B的协方差矩阵Ra和Rb；步骤303、特征分解：对协方差矩阵Ra和Rb分别进行特征分解，得到Ra＝Ua∑a(Ua)H和Rb＝Ub∑b(Ub)H；其中，且其为由M个特征向量构成的矩阵；且其表示以M个特征值为对角线元素的对角矩阵，并且M个特征值由大到小进行排列；且其为由M个特征向量构成的矩阵；且其表示以M个特征值为对角线元素的对角矩阵，并且M个特征值由大到小进行排列；H表示矩阵共轭转置运算；步骤304、大特征值及其对应的特征向量提取：从步骤303中M个特征值中，提取出前2I+1个大特征值及其对应的2I+1个特征向量再利用公式对2I+1个特征向量分别进行变形，获得2I+1个向量其中j为正整数且j＝1,…,2I+1；同时，从步骤303中M个特征值中，提取出前2I+1个大特征值及其对应的2I+1个特征向量其中，步骤305、时基误差估计：根据公式得出所述并行交替采样系统的时延误差矢量式中∠表示取相位角，τ＝[0,1/Mfs,…(M-1)/Mfs]T；其中为步骤304中提取出的2I+1个特征向量的求和；为步骤304中2I+1个向量的求和；为M个采样通道的时基误差；i为正整数且i＝1,…,2I+1；步骤四、增益误差估计：采用数据处理器(6)且根据步骤三中得出的时延误差矢量对所述并行交替采样系统的增益误差进行估计，过程如下：步骤401、时基误差补偿：利用步骤三中得出的所述并行交替采样系统的时延误差矢量对理想频域导向矢量p′i(f)进行补偿，得出时基误差补偿后的频域导向矢量pi(f)，其中i为正整数且i＝1,…,2I+1；步骤402、利用公式Di＝diag{pi(f)}，对步骤401中时基误差补偿后的频域导向矢量pi(f)进行变形，获得向量Di；步骤403、根据公式求出矩阵W；式中，或其中为步骤304中提取出的2I+1个特征向量组成的矩阵且为步骤304中提取出的2I+1个特征向量组成的矩阵且步骤404、特征分解：对矩阵W进行特征分解，并取出最大特征值对应的特征向量G＝[1,g2,…,gM]T；步骤405、增益误差估计：根据公式得出所述并行交替采样系统的增益误差矢量其中1,g1,…,gM-1分别为M个采样通道的增益误差；步骤五、增益误差补偿：采用数据处理器(6)且利用步骤405中得出的所述并行交替采样系统的增益误差矢量对步骤402中时基误差补偿后的频域导向矢量pi(f)进行补偿，得出增益误差补偿后的频域导向矢量pi″(f)，其中i为正整数且i＝1,…,2I+1；步骤六、权矢量重构：采用数据处理器(6)且根据计算得出权矢量wi(f)；式中，R(f)为由所述训练样本集中所有频率值为f的样本数据组成训练样本的协方差矩阵，其中f＝[-fs/2,fs/2]；步骤七、频域中信号重构：采用数...

【专利技术属性】
技术研发人员：马仑，郑暄，杨鹏，马锐捷，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：