一種探測信號操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及信號傳輸與處理技術領域，尤其涉及利用信號傳輸與處理技術實現一種有助于實現超分辨率信道響應估計的探測信號操作方法。
【背景技術】
[0002]信道是發送與接收設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，還包括通信設備有關的變換裝置。信道可以視作是一個對發射信號進行變換的時-空變的隨機濾波器，會對發射信號產生衰減，反射，透射，散射，繞射等效應以及多普勒效應，頻散效應和非線性效應等，相當于對發射信號進行了幅值，時延，相移，頻移或時間尺度伸縮，頻散和非線性等調制。一般地，信道對發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)代表發射信號，y(t)代表接收信號，h(t)代表信道沖激響應，*代表卷積。已知x(t)和y(t)，求解h(t)被稱作信道響應估計。信道響應估計可以感知信道物理特性，是進一步實現信號重構，系統辨識的基礎，廣泛應用于地球物理，生命科學，材料科學，遙感技術，模式識另IJ，信號(圖像)處理，工業控制等領域。
[0003]為實現高精度的信號重構，圖像恢復，地震勘測，超聲診斷，光學成像，系統辨識等功能，希望信道響應估計的時間分辨率盡可能高。傳統的信道響應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為發射信號帶寬。傳統方法下，為提高時間分辨率，就需要增加發射信號帶寬，這會提高系統成本，在很多情況下難以實現。如何在不提高發射信號帶寬的情況下，實現超出At = l/(2*w)時間分辨率限制的超分辨率信道響應估計具有重要的現實意義。
[0004]超分辨率信道響應估計難點在于，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)為隨機信道沖激響應的情況下，求其超分辨率解常常是不適定的，即得不到合理解。
[0005]—個可行的方法是發現h(t)中的有序結構，或構造具有有序結構的h(t)，以此特定結構信息作為約束，求解上述卷積型積分方程，得到合理的超分辨率解。
[0006]使用雙設備實現信道響應估計，傳統的探測信號操作方法主要有如下2種方式:
I)設備I向設備2發出探測信號，設備2分析所接收到的探測信號；
設備2所接收到的信號fl(t) = f0(t)*hl2(t)，式中f0(t)表示發射信號，fl(t)表示接收信號，hl2(t)表示從設備I到設備2的信道沖激響應，*表示卷積。在隨機信道情況下，難以發現h 12 (t)中的特定結構。
[0007]2)設備I向設備2發出探測信號，設備2將所接收到的信號按照時間順序或(及)按照時間倒序發送回設備I，設備I分析所接收到的信號；
設備I所接收到的信號fl(t) = f0(t)*hl2(t)*h21(t) = f0(t)*hl21(t)，式中f0(t)表示設備I所發射的信號，Π表示設備I所接收的信號，hl2(t)表示從設備I到設備2的信道沖激響應，h21(t)表示從設備2到設備I的信道沖激響應，hl21(t)表示從設備I到設備2再到設備I的往返信道沖激響應，*表示卷積。通常情況下，hi2(t)不等于h21 (t)。在隨機信道情況下，難以發現hl21(t)中的特定結構。
[0008]上述2種傳統的探測信號操作方法，在隨機信道情況下，均難以發現信道沖激響應中的特定結構，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。
【發明內容】
[0009]針對使用雙設備實現信道響應估計的傳統探測信號操作方法不利于實現超分辨率信道響應估計的問題，本發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)包含特定結構，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]本發明的技術方案具體是這樣實現的，包括如下步驟。
[0011]I)設備I向設備2發出探測信號；
設備可以是聲，光，電設備等，如無線通信設備，有線通信設備，超聲波檢測設備等。所發出的探測信號是相應的無線電磁信號，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，使得其易于被設備辨識與處理，如超寬帶脈沖波，線性頻率調制(LFM)波等。
[0013]2)設備2接收步驟I)中設備I所發出的信號，并將所接收到的信號按照接收時間順序發送回設備I;
設備2所接收到的信號f2(t) = fl(t)*hl2(t)，式中fl(t)表示設備I所發出的信號，hl2(t)表示從設備I到設備2的信道沖激響應，*表示卷積。
[0014]設備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，將所存儲的信號發送回設備I，也可以在接收信號同時將所接收的信號發送回設備I，例如對于無線通信設備，可以采用頻分復用方式，將發送回設備I的信號調制到與設備I所發出信號不同的載波頻率，從而互不干擾。
[0015]設備可以通過模數轉換器件，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送指的是，最早接收到的信號值被最早發送出去，最后接收到的信號值被最后發送出去。
[0017]3)設備I接收步驟2)中設備2所發出的信號，并先將所接收到的信號按照接收時間順序發送回設備I，接著再將所接收到的信號按照接收時間倒序發送回設備I;或者僅將所接收到的信號按照接收時間順序發送回設備I;或者僅將所接收到的信號按照接收時間倒序發送回設備I;
設備I接收到步驟2)中設備2所發出的信號f3(t) = f2(t)*h21(t) = fl(t)*hl2(t)*h21(t) = fl(t)*hl21(t)，式中fl(t)表示設備I在步驟I)中所發出的信號，hl2(t)表示從設備I到設備2的信道沖激響應，h21(t)表示從設備2到設備I的信道沖激響應，hl21(t)表示從設備I到設備2再返回設備I的往返信道沖激響應，*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送指的是，設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后發送出去，即最后接收到的信號值被最早發送出