信號重構的方法和裝置製造方法

2023-11-06 16:51:12

信號重構的方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明實施例提供了一種信號重構的方法和裝置。該方法包括：根據原始信號的測量值與傳感矩陣，確定第一殘餘誤差與傳感矩陣各列的相關，並根據該第一殘餘誤差與傳感矩陣各列的相關確定該傳感矩陣中與該原始信號的測量值最相關的第一組；根據第k-1殘餘誤差與刪除了k-2組的傳感矩陣各列的相關，確定第k殘餘誤差與刪除了k-1組的傳感矩陣各列的相關，並根據該第k殘餘誤差與刪除了k-1組的傳感矩陣各列的相關確定該傳感矩陣中與該原始信號的測量值最相關的第k組，其中，2≤k≤K；在確定該傳感矩陣中與該原始信號的測量值最相關的第K組之後，對該原始信號進行恢復。本發明實施例的信號重構的方法和裝置能夠減少信號重構過程中所需的計算量。
【專利說明】信號重構的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信領域，並且更具體地，涉及一種信號重構的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]傳統的信號處理過程可以包括採樣、壓縮、存儲/傳輸和解壓縮四部分，在採樣過程中，先按照奈奎斯特(Nyquist)採樣定理對原始信號進行數據採集，然後將採集的數據進行壓縮，在壓縮過程中首先對採集的數據做變換，然後對少數絕對值較大的係數壓縮編碼，而捨棄其它為零或接近零的係數，其中，在壓縮過程中捨棄了採樣獲得的大部分數據。
[0003]近年來，提出了一種 新的信號採集技術，即，壓縮傳感技術，壓縮傳感技術利用了原始信號s具有稀疏性的特性，即原始信號經正交變換後，只有K個位置未知的非零項。其中，利用壓縮傳感技術測量的數據量遠遠小於傳統採樣所需的數據量。
[0004]在壓縮傳感實現的過程中，首先獲取原始信號s的測量值(非自適應線性投影)，其中，測量值由等式(1.1)表示:
[0005]y=Os (1.1)
[0006]其中，y為測量值，φ為測量矩陣，S為原始信號。原始信號S表不為N項的列向量，並存在稀疏表示，即正交變換Ψ後得到的Ψ8=χ只有K(K〈〈N)個位置未知的非零項。測量值y為M項的列向量(M〈〈N&M>2K)，測量矩陣Φ是M行N列的矩陣。
[0007]在獲取原始信號的測量值y，再經存儲/傳輸之後，可以進行信號重構，現有技術中，進行信號重構的方式為:首先，在約束條件y=Tx下，找到X，然後根據公式8=Ψηχ求得S，其中，矩陣Τ=ΦΨΗ稱為傳感矩陣，Φ為測量矩陣，而Ψ是前述的正交變換。傳感矩陣T也稱為字典(dictionary)，字典T的各個列也稱為各個原子(atom)。
[0008]其中，信號重構可以採用正交匹配追蹤法，具體通過以下步驟實現:
[0009]步驟1:首先對迭代用到的一些變量進行初始化，具體如下:
[0010]步驟1.1,設置殘餘誤差的初始值f，使得f = y
[0011]步驟1.2，設置基矩陣B的初始值為空矩陣=Btl= □，其中，基矩陣B從字典T選擇與接收信號I最匹配的K列，以用於構建y的稀疏逼近，而基矩陣B已選列的索引記為列向量τ，而其初始值Tci是一個空向量。
[0012]步驟1.3，迭代過程的第k次迭代開始前，傳感矩陣中未選入基矩陣B的列記為hk = Tir(*,，其中,IT(灸—I) = iV—-眾 +1，Tv+h- = 1V有 N+1-k 列，初始值 Tn=T ；
[0013]稀疏表示X的估計值的初始值設為i = ，0N表示有N項的零列向量，即每一項都是零的列向量。
[0014]傳感矩陣T各列的模記為列向量Sirm=H||tt2)||2...||t(—v>|/，其中t(i)
(i=l, 2,..., N)表示T的第i列，I I t(i) I I2表示向量t(i)的模，[.]τ表示向量或者矩陣[.]的轉置。
[0015]列向量%=[12…iVf紀錄未選入基矩陣B的各個原子的序號。[0016]步驟2，k的初始值為I，開始下面的迭代。
[0017]步驟2.1，通過公式(1.2)計算第k殘餘誤差與刪除了 k-l列的傳感矩陣各列的相
關:
[0018]
【權利要求】
1.一種信號重構的方法，其特徵在於，包括: 根據原始信號的測量值與傳感矩陣，確定第一殘餘誤差與傳感矩陣各列的相關，並根據所述第一殘餘誤差與傳感矩陣各列的相關確定所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的第一組； 根據第k-Ι殘餘誤差與刪除了 k-2組的傳感矩陣各列的相關，確定第k殘餘誤差與刪除了 k-Ι組的傳感矩陣各列的相關，並根據所述第k殘餘誤差與刪除了 k-Ι組的傳感矩陣各列的相關確定所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的第k組，其中，2≤k≤K ; 在確定所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的第K組之後，對所述原始信號進行恢復。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述確定第k殘餘誤差與刪除了k-Ι組的傳感矩陣各列的相關，包括: 根據所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的第k-Ι組中各列在刪除了已確定的所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的k-2組各列的所述傳感矩陣的序號，以及刪除了已確定的所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的k-2組對應的行和列的所述傳感矩陣的相關矩陣，分別確定第一參數和第二參數； 根據所述第k-Ι殘餘誤差與刪除了 k-2組的傳感矩陣的相關，以及所述第一參數和所述第二參數，確定所述第k殘餘誤差與刪除了 k-Ι列的傳感矩陣各列的相關。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於， 在k=2時，所述分別確定第一參數和第二參數包括: 根據公式
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 根據公SF1=U1]確定F1; 在2≤k≤K時，根據公式
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，在k=2時，所述分別確定第一參數和第二參數包括: 根據公式
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 根據公式.=)J!J確定F2 ；
U 在2≤k≤K時，根據公式

7.根據權利要求4或6所述的方法，其特徵在於，所述根據所述Fk，進行信號恢復，包括: 根據公式zK=FKaK,確定權係數列向量ζκ: 根據權係數列向量，確定X，使得、=Zi，其中，^是^的第k項，^是所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的組包括的列； 根據所述X，獲取原始信號。
8.一種信號重構的裝置，其特徵在於，包括: 第一確定單元，用於根據原始信號的測量值與傳感矩陣，確定第一殘餘誤差與傳感矩陣各列的相關，並根據所述第一殘餘誤差與傳感矩陣各列的相關確定所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的第一組； 第二確定單元，用於根據第k-l殘餘誤差與刪除了 k-2組的傳感矩陣各列的相關，確定第k殘餘誤差與刪除了 k-l組的傳感矩陣各列的相關，並根據所述第k殘餘誤差與刪除了k-l組的傳感矩陣各列的相關確定所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的第k組，其中，2≤k≤K; 恢復單元，用於在確定所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的第K組之後，對所述原始信號進行恢復。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述第二確定單元包括: 第一確定模塊，用於根據所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的第k-l組中各列在刪除了已確定的所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的k-2組各列的所述傳感矩陣的序號，以及刪除了已確定的所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的k-2組對應的行和列的所述傳感矩陣的相關矩陣，分別確定第一參數和第二參數；第二確定模塊，用於根據所述第k-l殘餘誤差與刪除了 k-2組的傳感矩陣的相關，以及所述第一參數和所述第二參數，確定所述第k殘餘誤差與刪除了 k-l列的傳感矩陣各列的相關。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於， 在k=2時，所述第一確定模塊，具體用於: 根據公式
11.根據權利要求9或10所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 第三確定單元，用於 根據公SF1=U1]確定F1; 在2≤k≤K時,根據公式
12.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，在k=2時，所述第一確定模塊，具體用於: 根據公式
13.根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於，還包括: 第四確定單元，用於 根據公式匕=:確定F2; 在2≤k≤K時，根據公式

14.根據權利要求11或13所述的裝置，其特徵在於，所述恢復單元，具體用於: 根據公式zK=FKaK,確定權係數列向量ζκ:根據權係數列向量，確定X，使得& = 4，其中，zk是ζκ的第k項，Tk是所述傳感矩陣中與所述原始信號的測量值最相關的組包括的列； 根據所述X，獲取原始信號。
【文檔編號】G08C17/00GK103456148SQ201210174062
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月30日 優先權日:2012年5月30日
【發明者】朱胡飛, 楊剛華 申請人:華為技術有限公司