СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ СЖИМАЮЩЕГО СЧИТЫВАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК H03M7/30 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к области техники связи и, в частности, к способу и устройству обработки сигналов на основе сжимающего считывания.

Уровень техники

[0002] Когда сигнал является разреженным, дискретизированный сигнал всегда включает в себя большой объем избыточной информации, и дискретизированный сигнал должен сжиматься до того, как сигнал сохраняется и передается. Поэтому, в 2006 году пользователи, такие как Terence Tao и Donoho, одновременно придумали принцип сжимающего считывания, т.е. процесс дискретизации комбинируется с процессом сжатия сигналов, и наименьшая частота дискретизации непосредственно определяется, во время дискретизации, согласно степени разреженности исходного сигнала, чтобы выполнять дискретизацию. Сжимающее считывание (сжимающее считывание) представляет собой теорию выполнения восстановления сигналов согласно разреженному или сжимаемому сигналу. Ключ к реализации сжимающего считывания заключается в том, что собранная точка выборки может включать в себя максимально большое количество информации исходного сигнала, т.е. возникает сильная некогерентность между областью, сформированной посредством операторов дискретизации, и разреженной областью сигнала. Наименьшая частота дискретизации, определенная согласно технологии сжимающего считывания, в общем, ниже частоты Найквиста (Найквиста), что значительно уменьшает сложность, затраты и потребление мощности схемы дискретизации. В частности, с постоянным увеличением частоты и полосы пропускания сигнала связи, традиционная схема дискретизации становится критически важным узким местом в разработке технологий связи, и следовательно, особенно важно применять технологию сжимающего считывания в области техники связи.

[0003] Для широкополосного сигнала аналоговой связи с признаком разреженности, если дискретизация непосредственно выполняется посредством использования низкоскоростного аналого-цифрового преобразователя (ADC), необратимое наложение спектров возникает в сигнале, вызывая потери информации в сигнале после дискретизации сигналов. В существующей системе связи на основе сжимающего считывания, используется структура системы на основе случайного демодулятора (RD) или системы на основе модулированного широкополосного преобразователя (MWC), причем дискретизация выполняется после того, как смешение частот сначала выполняется посредством использования случайной последовательности, и затем сигнал восстанавливается посредством использования алгоритма восстановления.

[0004] Существующая RD-система является применимой только к сигналу, элементы разрешения по частоте которого являются дискретными, и частотная область которого является разреженной. Для большинства сигналов связи, имеющих непрерывный спектр, дискретизация и восстановление, выполняемые посредством использования RD-системы, вызывают относительно высокую ошибку восстановления, вычислительная сложность является очень высокой, и сигнал не может восстанавливаться в реальном времени. Случайная последовательность, используемая в MWC-системе, является периодической последовательностью, сигнал каждой подполосы частот может отдельно восстанавливаться посредством использования алгоритма восстановления сигналов MWC-системы, и затем полное восстановление сигнала реализуется согласно другой связанной информации. В существующей MWC-системе, поскольку полоса пропускания подполосы, занимаемая посредством каждого сигнала, не отличается в системе, конечная частота дискретизации ADC определяется не посредством фактической полной полосы пропускания сигнала, а определяется посредством количества подполос частот, занимаемых посредством сигнала. Даже если полоса пропускания сигнала гораздо меньше ширины подполосы частот, поскольку сигнал занимает подполосу частот, частота дискретизации ADC значительно увеличивается. В частности, поскольку разделение подполосы частот является фиксированным параметром системы и не изменяется с сигналом, граница полосы частот сигнала обычно не соответствует границе подполосы частот. Следовательно, сигнал, ширина полосы частот которого меньше ширины подполосы частот, охватывает две подполосы частот, что вызывает необязательное увеличение частоты ADC-дискретизации.

Сущность изобретения

[0005] Настоящее изобретение предоставляет способ и устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания, которые позволяют обрабатывать больше узкополосных сигналов при более низкой частоте дискретизации и позволяют гибко обрабатывать различные специальные разреженные сигналы частотной области.

[0006] Первый аспект настоящего изобретения предоставляет способ обработки сигналов на основе сжимающего считывания, причем способ включает в себя:

- определение распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала;

- разделение спектра полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот, причем каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов;

- определение наименьшей частоты дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот и выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал; и

- отдельное восстановление соответствующего компонента сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединение компонентов сигнала, восстановленных в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление входного сигнала.

[0007] В отношении первого аспекта, в первом возможном способе реализации первого аспекта, определение наименьшей частоты дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот, в частности, включает в себя:

- определение полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использование наименьшей частоты дискретизации, требуемой посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала.

[0008] В отношении первого аспекта или первого возможного способа реализации первого аспекта, во втором возможном способе реализации первого аспекта, выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, в частности, представляет собой:

- выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, где , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

[0009] В отношении первого аспекта, в третьем возможном способе реализации первого аспекта, после того, как формируются несколько полос частот, способ дополнительно включает в себя:

- определение субматрицы , соответствующей матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K, причем:

- отдельное восстановление соответствующего компонента сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединение компонентов сигнала, восстановленных в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление всего входного сигнала, в частности, включает в себя:

- отдельное восстановление спектра полосы модулирующих частот i-ой (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов , где является обратной матрицей Мура-Пенроуза субматрицы i-ой полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-ой полосы частот, является дискретным преобразованием Фурье дискретизированного сигнала, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот; и

- соединение восстановленных спектров полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстановление входного сигнала согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения.

[0010] В отношении первого аспекта или любого из первого-третьего возможных способов реализации первого аспекта, в четвертом возможном способе реализации первого аспекта, перед определением распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала, способ дополнительно включает в себя:

- обнаружение ранее принимаемого входного сигнала, чтобы получать спектральное распределение входного сигнала, и выполнение конфигурирования системы согласно спектральному распределению входного сигнала, причем:

- выполнение конфигурирования системы согласно спектральному распределению входного сигнала, в частности, включает в себя одно или комбинацию одного или более из следующего:

- конфигурирование и регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- динамическое регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- регулирование частоты дискретизации модуля дискретизации; или

- регулирование ширины полосы пропускания фильтра; или

- конфигурирование количества m каналов.

[0011] Согласно второму аспекту, настоящее изобретение дополнительно предоставляет устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания, причем устройство включает в себя:

- блок предварительной обработки, выполненный с возможностью определять распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала; разделять спектр полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот в спектре полосы модулирующих частот, причем каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов; и определять наименьшую частоту дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот;

- блок дискретизации, выполненный с возможностью выполнять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, определенную посредством блока предварительной обработки, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал; и

- блок восстановления, выполненный с возможностью отдельно восстанавливать, согласно дискретизированному сигналу, полученному посредством блока дискретизации, соответствующий компонент сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот, которые формируются посредством блока предварительной обработки, и соединять компоненты сигнала, восстановленные в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление входного сигнала.

[0012] В отношении второго аспекта, в первом возможном способе реализации второго аспекта, блок предварительной обработки, в частности, выполнен с возможностью определять полосу частот, включающую в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использовать наименьшую частоту дискретизации, требуемую посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала.

[0013] В отношении второго аспекта или первого возможного способа реализации второго аспекта, во втором возможном способе реализации второго аспекта, блок дискретизации, в частности, выполнен с возможностью осуществлять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, где , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

[0014] В отношении второго аспекта, в третьем возможном способе реализации второго аспекта, после того, как формируются несколько полос частот в спектре полосы модулирующих частот, блок предварительной обработки дополнительно выполнен с возможностью определять субматрицу , соответствующую матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой из полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K, причем:

- блок восстановления, в частности, выполнен с возможностью отдельно восстанавливать спектр полосы модулирующих частот i-ой (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов , где является транспонированной матрицей субматрицы i-ой полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-ой полосы частот, является сигналом, который должен быть восстановлен, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот; и

- блок восстановления, в частности, дополнительно выполнен с возможностью соединять восстановленные спектры полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстанавливать входной сигнал согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения.

[0015] В отношении второго аспекта или любого из первого-третьего возможных способов реализации второго аспекта, в четвертом возможном способе реализации второго аспекта, блок предварительной обработки дополнительно выполнен с возможностью обнаруживать ранее принимаемый входной сигнал, получать спектральное распределение входного сигнала и выполнять конфигурирование системы согласно спектральному распределению входного сигнала, причем:

- блок предварительной обработки, в частности, выполнен с возможностью конфигурировать одно или комбинацию одного или более из следующего:

- конфигурирование и регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- динамическое регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- регулирование частоты дискретизации модуля дискретизации; или

- регулирование ширины полосы пропускания фильтра; или

- конфигурирование количества m каналов.

[0016] В отношении второго аспекта, в пятом возможном способе реализации второго аспекта, устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания представляет собой базовую станцию или терминал.

[0017] Согласно третьему аспекту, настоящее изобретение дополнительно предоставляет устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания, причем устройство включает в себя: процессор, приемо-передающее устройство и запоминающее устройство; причем:

- приемо-передающее устройство выполнено с возможностью взаимодействовать с другим устройством и принимать входной сигнал;

- запоминающее устройство выполнено с возможностью сохранять программу; и

- процессор выполнен с возможностью активировать программу, сохраненную в запоминающем устройстве, с тем чтобы выполнять следующие этапы:

- определение распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала;

- разделение спектра полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот, причем каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов;

- определение наименьшей частоты дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот и выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал; и

- отдельное восстановление соответствующего компонента сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединение компонентов сигнала, восстановленных в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление входного сигнала.

[0018] В отношении третьего аспекта, в первом возможном способе реализации третьего аспекта, то, что процессор выполнен с возможностью определять наименьшую частоту дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот, в частности, включает в себя:

- процессор выполнен с возможностью:

- определять полосу частот, включающую в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использовать наименьшую частоту дискретизации, требуемую посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала.

[0019] В отношении третьего аспекта или первого возможного способа реализации третьего аспекта, во втором возможном способе реализации третьего аспекта, то, что процессор выполнен с возможностью осуществлять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, в частности, включает в себя:

- процессор выполнен с возможностью:

- выполнять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, где , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

[0020] В отношении третьего аспекта, в третьем возможном способе реализации третьего аспекта, после того, как формируются несколько полос частот, процессор дополнительно выполнен с возможностью:

- определять субматрицу , соответствующую матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K, причем:

- то, что процессор выполнен с возможностью отдельно восстанавливать соответствующий компонент сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединять компоненты сигнала, восстановленные в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление всего входного сигнала, в частности, включает в себя:

- процессор выполнен с возможностью:

- отдельно восстанавливать спектр полосы модулирующих частот i-ой (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов , где является обратной матрицей Мура-Пенроуза субматрицы i-ой полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-ой полосы частот, является дискретным преобразованием Фурье дискретизированного сигнала, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот; и

- соединять восстановленные спектры полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстанавливать входной сигнал согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения.

[0021] В отношении третьего аспекта или любого из первого-третьего возможных способов реализации третьего аспекта, в четвертом возможном способе реализации третьего аспекта, перед определением распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала, процессор дополнительно выполнен с возможностью:

- обнаруживать ранее принимаемый входной сигнал, чтобы получать спектральное распределение входного сигнала, и выполнять конфигурирование системы согласно спектральному распределению входного сигнала, причем:

- выполнение конфигурирования системы согласно спектральному распределению входного сигнала, в частности, включает в себя одно или комбинацию одного или более из следующего:

- конфигурирование и регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- динамическое регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- регулирование частоты дискретизации модуля дискретизации; или

- регулирование ширины полосы пропускания фильтра; или

- конфигурирование количества m каналов.

[0022] В отношении третьего аспекта, в пятом возможном способе реализации третьего аспекта, устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания представляет собой базовую станцию или терминал.

[0023] Согласно способу и устройству обработки сигналов на основе сжимающего считывания, которые предоставляются в настоящем изобретении, спектр полосы модулирующих частот, полученный после смешения частоты сигнала, анализируется, спектр полосы модулирующих частот разделяется на несколько полос частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, и сигналы восстанавливаются посредством отдельного использования различных подматриц и затем соединяются. Таким образом, могут обрабатываться различные специальные разреженные сигналы частотной области, и дискретизация сигналов выполняется при более низкой частоте дискретизации, что позволяет уменьшать количество требуемых аппаратных каналов; восстановление сигналов реализуется в случае, если частота дискретизации является относительно низкой; и большее количество узкополосных сигналов может обрабатываться при более низкой частоте дискретизации.

Краткое описание чертежей

[0024] Чтобы более понятно описывать технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения, далее кратко представлены прилагаемые чертежи, требуемые для описания вариантов осуществления. Очевидно, что прилагаемые чертежи в нижеприведенном описании показывают только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, и специалисты в данной области техники по-прежнему могут получать другие чертежи из этих прилагаемых чертежей без творческих усилий.

[0025] Фиг. 1 является принципиальной структурной схемой системы на основе модулированного широкополосного преобразователя, на которой основан вариант осуществления настоящего изобретения;

[0026] Фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций способа обработки сигналов на основе сжимающего считывания согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

[0027] Фиг. 3a показывает спектры, когда вводятся три сигнала связи;

[0028] Фиг. 3b показывает спектры полосы модулирующих частот входных сигналов на фиг. 3a, для которых выполнено смешение частот;

[0029] Фиг. 4 является принципиальной схемой устройства обработки сигналов на основе сжимающего считывания согласно варианту 2 осуществления настоящего изобретения; и

[0030] Фиг. 5 является схематичной структурной составной схемой устройства обработки сигналов на основе сжимающего считывания согласно варианту 3 осуществления настоящего изобретения.

Описание вариантов осуществления

[0031] Чтобы обеспечивать большую ясность и понятность целей изобретения, признаков и преимуществ настоящего изобретения, далее описываются технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи в вариантах осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления представляют собой только часть, а не все варианты осуществления настоящего изобретения. Все остальные варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники на основе вариантов осуществления настоящего изобретения без творческих усилий, должны попадать в объем охраны настоящего изобретения.

[0032] Способ и устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания, которые предоставляются в вариантах осуществления настоящего изобретения, могут применяться к системе связи на основе сжимающего считывания и, в частности, к приемному устройству на основе сжимающего считывания и используются для того, чтобы обрабатывать различные специальные разреженные сигналы частотной области, например, сигналы связи с относительно широкой частотой, которые формируются посредством передачи информации данных идентичного пользователя посредством использования нескольких полос частот в системе по стандарту долгосрочного развития (стандарту долгосрочного развития, LTE), или сигналы связи различных полос частот, передаваемых посредством нескольких операторов. Настоящее изобретение, в частности, является применимым к сценарию, в котором количество аппаратных каналов меньше количества подполос частот, которые занимаются посредством сигнала. Обычно, преимущества, которые могут обеспечиваться посредством настоящего изобретения, становятся более очевидными, когда имеется меньшее количество аппаратных каналов.

[0033] Фиг. 1 является принципиальной структурной схемой системы на основе модулированного широкополосного преобразователя, на которой основан вариант осуществления настоящего изобретения. Система, в общем, задается в приемном устройстве и, в частности, включает в себя устройство сжимающего сбора с m (1,..., m) каналов. Каждый канал включает в себя смеситель 1 частот, фильтр 2 нижних частот и модуль 3 ADC-дискретизации. После того, как смешение частот выполняется для входных сигналов x(t) посредством смесителей 1 частот посредством использования случайных периодических последовательностей (которые включают в себя p₁(t),..., и p_m(t)), входные сигналы x(t), соответственно, проходят через фильтры 2 нижних частот (h₁(t),..., и h_m(t)), и затем дискретизация выполняется посредством модулей 3 ADC-дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированные сигналы y₁[n],..., и y_m[n] с наложенными спектрами, а затем восстановление сигналов выполняется посредством использования алгоритма восстановления сигналов, чтобы восстанавливать дискретизированные сигналы с наложенными спектрами в сигналы, дискретизированные посредством традиционного устройства ADC-дискретизации, с тем чтобы реализовывать полное восстановление входных сигналов.

[0034] В вариантах осуществления настоящего изобретения, одноканальная (m=1) система связи на основе сжимающего считывания используется в качестве примера для иллюстрации; для случаев, в которых имеются несколько каналов, аналогичное расширение может выполняться согласно этому, и случаи не перечисляются один за другим в данном документе в настоящем изобретении.

Вариант 1 осуществления

[0035] Как показано на фиг. 2, способ обработки сигналов на основе сжимающего считывания согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения включает в себя:

[0036] S101. Приемное устройство определяет распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала.

[0037] Входной сигнал представляет собой радиочастотный сигнал. Поскольку полосы частот передачи, соответствующие различным операторам, обычно являются известными сигналами, в этом варианте осуществления настоящего изобретения, эти известные радиочастотные сигналы используются в качестве входных сигналов для обработки, т.е. полосы частот, занимаемые посредством входных сигналов, обычно известны. Следовательно, согласно распределению спектра известного сигнала, ситуация распределения нескольких компонентов сигнала, которые формируются после того, как смешение частот выполнено для сигнала, в спектре полосы модулирующих частот может оцениваться заранее. Входной сигнал может включать в себя несколько прерывистых узкополосных сигналов, как показано на фиг. 3a, включающих в себя три сигнала связи: сигнал 1, сигнал 2 и сигнал 3, которые являются симметричными относительно начала координат, и центральные частоты которых, соответственно, составляют ±880 МГц, ±1832,5 МГц и ±2,65 ГГц, а полосы пропускания, соответственно, составляют 10 МГц, 15 МГц и 60 МГц. Система может поддерживать сигнал, полоса пропускания которого достигает до 2,98 ГГц (сигнал, который является симметричным относительно начала координат), и вся полоса пропускания в 5,95 ГГц может разделяться на 97 подполос частот. Следовательно, полоса пропускания (т.е. ) каждой подполосы частот составляет 61,35 МГц=5,95 ГГц/97. Три сигнала связи на фиг. 3a занимают всего восемь подполос частот, включающих в себя подполосы частот (приблизительно от 830 МГц до 890 МГц и приблизительно от -890 МГц до -830 МГц) сигнала 1, подполосы частот (приблизительно от 1,81 ГГц до 1,87 ГГц и от -1,87 ГГц до -1,81 ГГц) сигнала 2 и подполосы частот (от 2,61 ГГц до 2,67 ГГц, от 2,67 ГГц до 2,73 ГГц, от -2,67 ГГц до -2,61 ГГц и от -2,73 ГГц до -2,67 ГГц) сигнала 3. Две стороны сигнала 3, центральная частота которого составляет ±2,65 ГГц, симметрично охватывают две подполосы частот на обеих сторонах, и границы подполос частот находятся приблизительно в ±2,67 ГГц.

[0038] Поскольку спектр входного сигнала известен, распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот может вычисляться заранее.

[0039] Смешение частот выполняется согласно характеристике периодической последовательности, и имеется гармоника в центре каждой подполосы частот, т.е. сигнал после смешения частот включает в себя несколько монофоний, количество которых является кратным числом полосы fp пропускания подполосы. После смешения частот, каждый узкополосный сигнал перемещается в полосу модулирующих частот посредством гармоники подполосы частот, в которой расположен узкополосный сигнал (если сигнал охватывает несколько подполос частот, часть сигнала в каждой подполосе частот рассматривается как различный сигнал), и спектры перемещенных сигналов накладываются в полосе модулирующих частот. Распределение частот сигнала в полосе модулирующих частот может вычисляться согласно спектру каждого узкополосного сигнала и частоте центрального элемента разрешения по частоте подполосы частот, в которой расположен каждый узкополосный сигнал.

[0040] Фиг. 3b показывает спектры полосы модулирующих частот трех сигналов на фиг. 3a, для которых выполнено перемещение со смешением частот. После смешения частот, сигнал 1 представляет собой сигнал, представленный посредством сплошной линии и серой сплошной линии, которые помечены как (1) на чертеже в спектре полосы модулирующих частот, причем сплошная линия представляет собой сигнал для положительного сигнала после смешения частот, а серая сплошная линия представляет собой сигнал для отрицательного сигнала после смешения частот. После смешения частот, сигнал 2 представляет собой сигнал, представленный посредством сплошной линии с кружками и серой сплошной линии с кружками, которые помечены как (2) на чертеже в спектре полосы модулирующих частот, причем сплошная линия с кружками представляет собой сигнал для положительного сигнала после смешения частот, а серая сплошная линия с кружками представляет собой сигнал для отрицательного сигнала после смешения частот. Сигнал 3 охватывает две подполосы частот, и после смешения частот, сигнал 3 представляет собой сигнал, представленный посредством штрихпунктирной линии, серой штрихпунктирной линии, неровной линии и серой неровной линии, которые помечены как (3) на чертеже в спектре полосы модулирующих частот, причем штрихпунктирная линия и неровная линия представляют собой сигналы для положительных сигналов после смешения частот, а серая штрихпунктирная линия и серая неровная линия представляют собой сигналы для отрицательных сигналов после смешения частот.

[0041] Необязательно, если спектральное распределение входного сигнала не является явным или четким, или в случае, если входной сигнал динамически распределен, в этом варианте осуществления настоящего изобретения, спектральное распределение входного сигнала может определяться согласно ранее принимаемому входному сигналу; и затем распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено перемещение со смешением частот, в спектре полосы модулирующих частот определяется согласно определенному спектральному распределению входного сигнала, что, в частности, включает в себя: обнаружение ранее принимаемого входного сигнала, чтобы получать спектральное распределение входного сигнала. После того, как определяется спектральное распределение входного сигнала, система может быть дополнительно сконфигурирована согласно спектральному распределению входного сигнала. Например, полоса пропускания системы подполосы, частота дискретизации модуля дискретизации и/или ширина полосы пропускания фильтра сконфигурированы или динамически отрегулированы согласно спектральному распределению входного сигнала.

[0042] S102. Приемное устройство разделяет спектр полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот, причем каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов.

[0043] Ссылаясь на фиг. 3b, можно видеть, что спектры различных сигналов накладываются в различных полосах частот спектра полосы модулирующих частот. Спектр полосы модулирующих частот может разделяться на несколько полос частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов. Каждая линия на чертеже включает в себя восемь различных шаблонов наложения спектров сигналов, и восемь полос частот могут получаться через разделение. Спектры двух сигналов (штрихпунктирная линия и серая штрихпунктирная линия) накладываются в первой полосе частот, спектры трех сигналов (штрихпунктирная линия, серая штрихпунктирная линия и серая сплошная линия) накладываются во второй полосе частот, спектры двух сигналов (серая штрихпунктирная линия и серая сплошная линия) накладываются в третьей полосе частот, спектры трех сигналов (серая штрихпунктирная линия, сплошная линия с кружками и неровная линия) накладываются в четвертой полосе частот, спектры трех сигналов (серая штрихпунктирная линия, серая сплошная линия с кружками и неровной линией) накладываются в пятой полосе частот, спектры двух сигналов (сплошная линия и неровная линия) накладываются в шестой полосе частот, спектры трех сигналов (сплошная линия, неровная линия и серая неровная линия) накладываются в седьмой полосе частот, и спектры двух сигналов (неровная линия и серая неровная линия) накладываются в восьмой полосе частот. Можно видеть, что спектры максимум трех сигналов накладываются в одной полосе частот.

[0044] S103. Приемное устройство определяет наименьшую частоту дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот и выполняет дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал.

[0045] Определение наименьшей частоты дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот, в частности, включает в себя:

- определение полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использование наименьшей частоты дискретизации, требуемой посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала.

[0046] Если спектры максимум сигналов накладываются в каждой полосе частот спектра полосы модулирующих частот, частота дискретизации ADC должна удовлетворять такому условию, что . Тем не менее, в существующей MWC-системе, частота дискретизации ADC составляет N, причем обычно . Можно видеть, что частота дискретизации ADC в настоящем изобретении ниже частоты дискретизации MWC-системы в предшествующем уровне техники. является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот спектра полосы модулирующих частот, является частотой дискретизации, и является полосой пропускания подполосы. Как показано на фиг. 3b, можно видеть, что полоса частот имеет сигналы с наложенными спектрами максимум трех подполос частот, которые представляют собой вторую, четвертую, пятую и седьмую полосы частот. Следовательно, определенная наименьшая частота дискретизации составляет , т.е. в настоящем изобретении, частота дискретизации ADC должна удовлетворять только такому условию, что . Согласно существующей MWC-системе, частота дискретизации ADC составляет, по меньшей мере, . Согласно традиционному способу Найквиста (т.е. способу дискретизации, который не основан на сжимающем считывании), одноканальный ADC должен использоваться для того, чтобы выполнять дискретизацию для трех сигналов, и наименьшая частота дискретизации равна 2*(2,680 ГГц - 875 МГц)=2*1,805 ГГц=3,61 ГГц. Даже если дискретизация отдельно выполняется посредством использования трех ADC после того, как три сигнала отдельно демодулируются в основную частоту посредством использования трех каналов (трех смесителей частот), полная частота дискретизации трех ADC также должна достигать (10 МГц+15 МГц+60 МГц) * 2=85 МГц * 2=170 МГц. Следовательно, в настоящем изобретении, дискретизация может выполняться для входного сигнала посредством использования одноканального аппаратного устройства (устройства сжимающей дискретизации с m=1) на частоте, близкой к наименьшей частоте дискретизации.

[0047] Для системы с m каналов, выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, в частности, представляет собой:

- выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, где , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

[0048] S104. Приемное устройство отдельно восстанавливает соответствующий компонент сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединяет компоненты сигнала, восстановленные в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление входного сигнала.

[0049] После того, как несколько полос частот формируются в спектре полосы модулирующих частот, способ дополнительно включает в себя: определение субматрицы , соответствующей матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K.

[0050] Если K полос частот формируются в спектре полосы модулирующих частот, набор подполос частот, в которых расположен сигнал в i-ой (i=1,..., K) полосе частот, является S_i, субматрица матрицы наблюдений, соответствующая i-ой (i=1,..., K) полосе частот, является , и спектр полосы модулирующих частот соответствующего сигнала в i-ой полосе частот может восстанавливаться в .

[0051] Отдельное восстановление соответствующего компонента сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединение компонентов сигнала, восстановленных в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление всего входного сигнала, в частности, включает в себя:

[0052] S1041. Отдельное восстановление спектра полосы модулирующих частот i-ой (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов .

[0053] является обратной матрицей Мура-Пенроуза субматрицы i-ой полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-ой полосы частот, является дискретным преобразованием Фурье дискретизированного сигнала, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот.

[0054] S1042. Сращивание восстановленных спектров полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстановление входного сигнала согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения.

[0055] Спектры полосы модулирующих частот для K полос частот, вычисленные на этапе S1041, соединяются в полный спектр полосы модулирующих частот посредством суммирования, и входной сигнал восстанавливается согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения, с тем чтобы получать корректный восстановленный сигнал.

[0056] Для способа модуляции, в котором информация в виде данных переносится посредством использования элемента разрешения по частоте, такого как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, OFDM), информация в виде данных может быть непосредственно восстановлена из спектра полосы модулирующих частот без необходимости восстанавливать сигнал временной области. Для другого способа модуляции, сигнал частотной области в полосе модулирующих частот может преобразовываться в дискретизированный сигнал временной области посредством дискретного преобразования Фурье (дискретного преобразования Фурье, DFT).

[0057] Таким образом, согласно способу обработки сигналов на основе сжимающего считывания, предоставленному в этом варианте осуществления настоящего изобретения, спектр полосы модулирующих частот, полученный после того, как смешение частоты сигнала анализируется, спектр полосы модулирующих частот разделяется на несколько полос частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, и сигналы восстанавливаются посредством отдельного использования различных подматриц и затем соединяются. Таким образом, могут обрабатываться различные специальные разреженные сигналы частотной области, и дискретизация сигналов выполняется при более низкой частоте дискретизации, что позволяет уменьшать количество требуемых аппаратных каналов; восстановление сигналов реализуется в случае, если частота дискретизации является относительно низкой; и большее количество узкополосных сигналов может обрабатываться при более низкой частоте дискретизации.

Вариант 2 осуществления

[0058] Фиг. 4 является принципиальной схемой устройства обработки сигналов на основе сжимающего считывания согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 4, устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания настоящего изобретения включает в себя: блок 401 предварительной обработки, блок 402 дискретизации и блок 403 восстановления.

[0059] Блок 401 предварительной обработки выполнен с возможностью определять распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала; разделять спектр полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот в спектре полосы модулирующих частот, причем каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов; и определять наименьшую частоту дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот.

[0060] Входной сигнал представляет собой радиочастотный сигнал. Поскольку полосы частот передачи, соответствующие различным операторам, обычно являются известными сигналами, в этом варианте осуществления настоящего изобретения, эти известные радиочастотные сигналы используются в качестве входных сигналов для обработки, т.е. полосы частот, занимаемые посредством входных сигналов, обычно известны. Следовательно, согласно распределению спектра известного сигнала, блок 401 предварительной обработки может заранее оценивать ситуацию распределения нескольких компонентов сигнала, которые формируются после того, как смешение частот выполнено для сигнала в спектре полосы модулирующих частот. Входной сигнал может включать в себя несколько прерывистых узкополосных сигналов, как показано на фиг. 3a, включающих в себя три сигнала каналов, которые являются централизованно симметричными относительно начала координат. Поскольку спектр входного сигнала известен, блок 401 предварительной обработки может заранее вычислять распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот. Как показано на фиг. 3b, можно видеть, что спектры различных сигналов накладываются в различных полосах частот спектра полосы модулирующих частот. Спектр полосы модулирующих частот может разделяться на несколько полос частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов. Каждая линия на чертеже включает в себя восемь различных шаблонов наложения спектров сигналов, и восемь полос частот могут получаться через разделение.

[0061] Блок 401 предварительной обработки определяет полосу частот, включающую в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использует наименьшую частоту дискретизации, требуемую посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала.

[0062] Если спектры максимум сигналов накладываются в каждой полосе частот спектра полосы модулирующих частот, частота дискретизации ADC должна удовлетворять такому условию, что . Тем не менее, в существующей MWC-системе, частота дискретизации ADC составляет N , причем обычно . Можно видеть, что частота дискретизации ADC в настоящем изобретении ниже частоты дискретизации MWC-системы в предшествующем уровне техники. является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот спектра полосы модулирующих частот, является частотой дискретизации, и является полосой пропускания подполосы. Как показано на фиг. 3b, можно видеть, что полоса частот имеет сигналы с наложенными спектрами максимум трех подполос частот, которые представляют собой вторую, четвертую, пятую и седьмую полосы частот. Следовательно, наименьшая частота дискретизации, определенная посредством блока 401 предварительной обработки, составляет , т.е. в настоящем изобретении, частота дискретизации ADC только должна удовлетворять такому условию, что .

[0063] Необязательно, если спектральное распределение входного сигнала не является явным или четким, или в случае, если входной сигнал динамически распределен, блок 401 предварительной обработки дополнительно может определять спектральное распределение входного сигнала согласно ранее принимаемому входному сигналу и затем определять распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено перемещение со смешением частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно определенному спектральному распределению входного сигнала.

[0064] В частности, блок 401 предварительной обработки обнаруживает ранее принимаемый входной сигнал, чтобы получать спектральное распределение входного сигнала, и выполняет конфигурирование системы согласно спектральному распределению входного сигнала, и в частности, выполнен с возможностью конфигурировать одно или комбинацию одного или более из следующего: конфигурирование и регулирование полосы пропускания подполосы системы; или динамическое регулирование полосы пропускания подполосы системы; или регулирование частоты дискретизации модуля дискретизации; или регулирование ширины полосы пропускания фильтра; или конфигурирование количества m каналов.

[0065] Блок 402 дискретизации выполнен с возможностью осуществлять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, определенную посредством блока 401 предварительной обработки, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал.

[0066] Блок 402 дискретизации, в частности, выполнен с возможностью осуществлять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, где , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

[0067] Блок 403 восстановления выполнен с возможностью отдельно восстанавливать, согласно дискретизированному сигналу, полученному посредством блока 402 дискретизации, соответствующий компонент сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот, которые формируются посредством блока 401 предварительной обработки, и соединять компоненты сигнала, восстановленные в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление входного сигнала.

[0068] Необязательно, после того, как формируются несколько полос частот в спектре полосы модулирующих частот, блок 401 предварительной обработки дополнительно выполнен с возможностью: определять субматрицу , соответствующую матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой из полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K.

[0069] Если K полос частот формируются в спектре полосы модулирующих частот, набор подполос частот, в которых расположен сигнал в i-ой (i=1,..., K) полосе частот, является S_i, субматрица матрицы наблюдений, соответствующая i-ой (i=1,..., K) полосе частот, является, и спектр полосы модулирующих частот соответствующего сигнала в i-ой полосе частот может восстанавливаться в .

[0070] Блок 403 восстановления, в частности, выполнен с возможностью отдельно восстанавливать спектр полосы модулирующих частот i-ой (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов , где является транспонированной матрицей субматрицы i-ой полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-ой полосы частот, является сигналом, который должен быть восстановлен, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот. Блок 403 восстановления, в частности, дополнительно выполнен с возможностью соединять восстановленные спектры полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстанавливать входной сигнал согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения. Блок 403 восстановления соединяет вычисленные спектры полосы модулирующих частот для K полос частот в полный спектр полосы модулирующих частот посредством суммирования и восстанавливает входной сигнал согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения, с тем чтобы получать корректный восстановленный сигнал.

[0071] Для способа модуляции, в котором информация в виде данных переносится посредством использования элемента разрешения по частоте, такого как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, OFDM), информация в виде данных может быть непосредственно восстановлена из спектра полосы модулирующих частот без необходимости восстанавливать сигнал временной области. Для другого способа модуляции, сигнал частотной области в полосе модулирующих частот может преобразовываться в дискретизированный сигнал временной области посредством дискретного преобразования Фурье (дискретного преобразования Фурье, DFT).

Вариант 3 осуществления

[0072] Фиг. 5 является схематичной структурной составной схемой устройства обработки сигналов на основе сжимающего считывания согласно этому варианту осуществления. Как показано на фиг. 5, устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания настоящего изобретения включает в себя: процессор 501, приемо-передающее устройство 502 и запоминающее устройство 503.

[0073] Процессор 501 может представлять собой одноядерный или многоядерный центральный процессор (центральный процессор, CPU) или специализированную интегральную схему (специализированную интегральную схему, ASIC), либо одну или более интегральных схем, выполненных с возможностью реализовывать этот вариант осуществления настоящего изобретения.

[0074] Приемо-передающее устройство 502 выполнено с возможностью взаимодействовать с другим устройством и принимать входной сигнал.

[0075] Запоминающее устройство 503 выполнено с возможностью сохранять программу.

[0076] Процессор 501 выполнен с возможностью активировать программу, сохраненную в запоминающем устройстве 503, с тем чтобы выполнять следующие этапы:

- определение распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала;

- разделение спектра полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот, причем каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов;

- определение наименьшей частоты дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот и выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал; и

- отдельное восстановление соответствующего компонента сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединение компонентов сигнала, восстановленных в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление входного сигнала.

[0077] Дополнительно, то, что процессор 501 выполнен с возможностью определять то, что наименьшая частота дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот, в частности, включает в себя:

- процессор 501 выполнен с возможностью:

- определять полосу частот, включающую в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использовать наименьшую частоту дискретизации, требуемую посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала.

[0078] Дополнительно, то, что процессор 501 выполнен с возможностью осуществлять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, в частности, включает в себя:

- процессор 501 выполнен с возможностью:

- выполнять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, где , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

[0079] Дополнительно, после того, как формируются несколько полос частот, процессор 501 дополнительно выполнен с возможностью:

- определять субматрицу , соответствующую матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K, причем:

- то, что процессор 501 выполнен с возможностью отдельно восстанавливать соответствующий компонент сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединять компоненты сигнала, восстановленные в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление всего входного сигнала, в частности, включает в себя:

- процессор 501 выполнен с возможностью:

- отдельно восстанавливать спектр полосы модулирующих частот i-ой (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов , где является обратной матрицей Мура-Пенроуза субматрицы i-ой полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-ой полосы частот, является дискретным преобразованием Фурье дискретизированного сигнала, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот; и

- соединять восстановленные спектры полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстанавливать входной сигнал согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения.

[0080] Дополнительно, перед определением распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала, процессор 501 дополнительно выполнен с возможностью:

- обнаруживать ранее принимаемый входной сигнал, чтобы получать спектральное распределение входного сигнала, и выполнять конфигурирование системы согласно спектральному распределению входного сигнала.

[0081] В частности, устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания дополнительно выполняет способ обработки сигналов в варианте 1 осуществления согласно инструкции. Подробности не описываются повторно в данном документе.

[0082] Устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания, предоставленное в этом варианте осуществления настоящего изобретения, может задаваться в различных устройствах связи, например, в базовой станции или в терминале, что не ограничивается в настоящем изобретении.

[0083] Согласно способу и устройству обработки сигналов на основе сжимающего считывания, которые предоставляются в настоящем изобретении, спектр полосы модулирующих частот, полученный после смешения частоты сигнала, анализируется, спектр полосы модулирующих частот разделяется на несколько полос частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, и сигналы восстанавливаются посредством отдельного использования различных подматриц и затем соединяются. Таким образом, могут обрабатываться различные специальные разреженные сигналы частотной области, и дискретизация сигналов выполняется при более низкой частоте дискретизации, что позволяет уменьшать количество требуемых аппаратных каналов; восстановление сигналов реализуется в случае, если частота дискретизации является относительно низкой; и большее количество узкополосных сигналов может обрабатываться при более низкой частоте дискретизации.

[0084] Специалисты в данной области техники дополнительно могут иметь сведения в отношении того, что в комбинации с примерами, описанными в вариантах осуществления, раскрытых в этом подробном описании, блоки и этапы алгоритма могут реализовываться посредством электронных аппаратных средств, компьютерного программного обеспечения или комбинации вышеозначенного. Чтобы ясно описывать взаимозаменяемость между аппаратными средствами и программным обеспечением, выше, в общем, описаны структуры и этапы каждого примера согласно функциям. То, выполняются эти функции посредством аппаратных средств или программного обеспечения, зависит от конкретных вариантов применения и проектных ограничений технических решений. Специалисты в данной области техники могут использовать различные способы для того, чтобы реализовывать описанные функции для каждого конкретного варианта применения, но не следует считать, что такая реализация выходит за пределы объема настоящего изобретения.

[0085] Этапы способов или алгоритмов, описанных в вариантах осуществления, раскрытых в этом подробном описании, могут реализовываться посредством аппаратных средств, программного модуля, выполняемого посредством процессора, или комбинации вышеозначенного. Программный модуль может размещаться в оперативном запоминающем устройстве (RAM), запоминающем устройстве, постоянном запоминающем устройстве (ROM), электрически программируемом ROM, электрически стираемом программируемом ROM, регистре, жестком диске, съемном диске, CD-ROM или любой другой форме носителя хранения, известной в данной области техники.

[0086] В вышеприведенных конкретных способах реализации, подробнее описываются цель, технические решения и преимущества настоящего изобретения. Следует понимать, что вышеприведенные описания являются просто конкретными способами реализации настоящего изобретения и не имеют намерение ограничивать объем охраны настоящего изобретения. Все модификации, эквивалентные замены или улучшения, выполняемые без отступления от сущности и принципа настоящего изобретения, должны попадать в объем охраны настоящего изобретения.

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к системам защиты узкополосных каналов передачи данных в ДКВМ диапазоне в условиях многолучевого распространения радиосигналов. Способ обработки сигналов на основе сжимающего считывания включает в себя: определение распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала; разделение спектра полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот; определение наименьшей частоты дискретизации входного сигнала согласно шаблонам наложения спектров сигналов в полосах частот и выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал; и отдельное восстановление соответствующего компонента сигнала в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно дискретизированному сигналу и соединение компонентов сигнала, восстановленных в полосах частот, с тем чтобы завершать восстановление входного сигнала. Технический результат – увеличение количества узкополосных сигналов, обрабатываемых при более низкой частоте дискретизации, и возможность гибкой обработки различных специальных разреженных сигналы частотной области. 3 н. и 8 з.п ф-лы, 5 ил.

1. Способ обработки сигналов на основе сжимающего считывания, содержащий этапы, на которых:

- определяют распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала;

- разделяют спектр полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот, при этом каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов;

- определяет полосу частот, включающую в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использует наименьшую частоту дискретизации, требуемую посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала; и

и выполняют дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей или равной наименьшей частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал; и

- определение субматрицы , соответствующей матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K;

- отдельное восстановление спектра полосы модулирующих частот i-й (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов , причем является обратной матрицей Мура-Пенроуза субматрицы i-й полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-й полосы частот, является дискретным преобразованием Фурье дискретизированного сигнала, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот;

- сращивание восстановленных спектров полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстановление входного сигнала согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения.

2. Способ по п. 1, в котором выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей или равной наименьшей частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, в частности, представляет собой этап, на котором:

- выполняют дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, при этом , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

3. Способ обработки сигналов по пп. 1 или 2, в котором перед определением распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала, способ дополнительно содержит этап, на котором:

- обнаруживают ранее принимаемый входной сигнал, чтобы получать спектральное распределение входного сигнала, и выполняют конфигурирование системы согласно спектральному распределению входного сигнала, при этом:

- выполнение конфигурирования системы согласно спектральному распределению входного сигнала, в частности, содержит один или комбинацию одного или более из следующих этапов, на которых:

- конфигурируют и регулируют полосу пропускания подполосы системы; или

- динамически регулируют полосу пропускания подполосы системы; или

- регулируют частоту дискретизации модуля дискретизации; или

- регулируют ширину полосы пропускания фильтра; или

- конфигурируют количество m каналов.

4. Устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания, при этом устройство содержит:

- блок предварительной обработки, выполненный с возможностью определять распределение компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала; разделять спектр полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот в спектре полосы модулирующих частот, при этом каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов;

- определять полосу частот, включающую в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использует наименьшую частоту дискретизации, требуемую посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала; определять субматрицу , соответствующую матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K;

- блок дискретизации, выполненный с возможностью отдельного восстановления спектра полосы модулирующих частот i-й (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов , причем является обратной матрицей Мура-Пенроуза субматрицы i-й полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-й полосы частот, является дискретным преобразованием Фурье дискретизированного сигнала, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот; сращивание восстановленных спектров полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстановление входного сигнала согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения.

5. Устройство по п. 4, в котором блок дискретизации, в частности, выполнен с возможностью осуществлять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, при этом , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

6. Устройство по п. 5, в котором блок предварительной обработки дополнительно выполнен с возможностью обнаруживать ранее принимаемый входной сигнал, получать спектральное распределение входного сигнала и выполнять конфигурирование системы согласно спектральному распределению входного сигнала, при этом:

- блок предварительной обработки, в частности, выполнен с возможностью конфигурировать одно или комбинацию одного или более из следующего:

- конфигурирование и регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- динамическое регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- регулирование частоты дискретизации модуля дискретизации; или

- регулирование ширины полосы пропускания фильтра; или

- конфигурирование количества m каналов.

7. Устройство по п. 4 или 5, при этом устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания представляет собой базовую станцию или терминал.

8. Устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания, при этом устройство содержит: процессор, приемо-передающее устройство и запоминающее устройство, при этом:

- приемо-передающее устройство выполнено с возможностью взаимодействовать с другим устройством и принимать входной сигнал;

- запоминающее устройство выполнено с возможностью сохранять программу; и

- процессор выполнен с возможностью активировать программу, сохраненную в запоминающем устройстве, с тем чтобы выполнять следующие этапы:

- определение распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала;

- разделение спектра полосы модулирующих частот согласно различным шаблонам наложения спектров сигналов, сформированным посредством распределения компонентов сигнала, с тем чтобы формировать несколько полос частот, при этом каждая из полос частот соответствует одному шаблону наложения спектров сигналов;

определение полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами из полос частот, и использует наименьшую частоту дискретизации, требуемую посредством полосы частот, включающей в себя наибольшее количество сигналов с наложенными спектрами, в качестве наименьшей частоты дискретизации входного сигнала; и

выполнение дискретизации для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей наименьшую частоту дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал; и

- определение субматрицы , соответствующей матрице наблюдений для дискретизации на основе сжимающего считывания, в каждой полосе частот из нескольких полос частот согласно шаблону наложения спектров сигналов в каждой полосе частот из нескольких полос частот, где i=1,..., K;

- отдельное восстановление спектра полосы модулирующих частот i-й (i=1,..., K) полосы частот согласно формуле из алгоритма восстановления сигналов , причем является обратной матрицей Мура-Пенроуза субматрицы i-й полосы частот, является восстановленным спектром полосы модулирующих частот i-й полосы частот, является дискретным преобразованием Фурье дискретизированного сигнала, и K является общим количеством полос частот, которые формируются в спектре полосы модулирующих частот;

- сращивание восстановленных спектров полосы модулирующих частот для полос частот, чтобы получать весь спектр полосы модулирующих частот входного сигнала, и восстановление входного сигнала согласно спектру полосы модулирующих частот, полученному посредством соединения.

9. Устройство по п. 8, в котором то, что процессор выполнен с возможностью осуществлять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, превышающей или равной наименьшей частоты дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, в частности, содержит:

- процессор выполнен с возможностью:

- выполнять дискретизацию для входного сигнала на частоте дискретизации, с тем чтобы получать дискретизированный сигнал, при этом , является наименьшей частотой дискретизации, является максимальным количеством сигналов с наложенными спектрами в полосе частот, является полосой пропускания подполосы, и m является количеством каналов системы.

10. Устройство по п. 8 или 9, в котором перед определением распределения компонентов сигнала для входного сигнала, для которого выполнено смешение частот, в спектре полосы модулирующих частот согласно спектральному распределению входного сигнала, процессор дополнительно выполнен с возможностью:

- обнаруживать ранее принимаемый входной сигнал, чтобы получать спектральное распределение входного сигнала, и выполнять конфигурирование системы согласно спектральному распределению входного сигнала, при этом:

- выполнение конфигурирования системы согласно спектральному распределению входного сигнала, в частности, содержит одно или комбинацию одного или более из следующего:

- конфигурирование и регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- динамическое регулирование полосы пропускания подполосы системы; или

- регулирование частоты дискретизации модуля дискретизации; или

- регулирование ширины полосы пропускания фильтра; или

- конфигурирование количества m каналов.

11. Устройство по п. 8 или 9, при этом устройство обработки сигналов на основе сжимающего считывания представляет собой базовую станцию или терминал.