时频域中的匹配过滤器,而不仅仅是时域。冗余,还是更好?

信息处理 频谱 信号检测 时频 匹配过滤器
2021-12-25 03:44:20

假设您有一个信号,并且在其中存在一些脉冲。脉冲是一种简单的音调。你知道脉冲的持续时间和形状。(让我们假设一个脉冲由几个周期组成,然后所有这些周期乘以一个汉明窗。所以最终的脉冲可能看起来像下面的蓝色图:

像这样的东西

我们不知道的是它的频率。(你知道它的频率在之内)。±100 Hz

问题是:

与执行信号匹配过滤相比,在时频域中使用二维版本的脉冲对信号的绝对幅度谱图执行匹配过滤是否会给您带来任何优势?(以红色显示为一个例子),针对已知的脉冲包络,在时域中?

[信封] 2 *

对于 TF 域方法,假设:

  • STFT 分析。
  • 我正在使用等于预期脉冲长度的分析窗口。
  • 重叠百分比:无论您想要什么,我认为这对这种情况都不重要。

我真的在这个问题上持观望态度,因为一方面,你不能无中生有地创造信息,所以把你的问题带到时频空间似乎是多余的,而另一方面,进入时频空间可以您可能会创建更好地匹配您的脉冲的二维滤波器,和/或忽略来自其他频带的噪声(也许?)在时域匹配过滤情况下未被忽略?

我最大的困惑是,进入 TF 域所固有的,我们现在有时间和频率定位的模糊性,(基于我们选择的分析窗口)。相比之下,在时域中,我们确定我们的时间定位。如何 - 或为什么 - 以的时间定位明确性换取一些联合时频模糊性有帮助?我没有看到它。100%100%

编辑

另一种看待问题的方法是用这个改写:什么时候在时域(时间模糊度,频率模糊度)中进行匹配过滤,而不是在联合 TF 域中进行匹配过滤, (x% 时间模糊度,(1-x)% 频率模糊度)。0%100%

我有一个更广泛的问题,但首先将其分解为这个问题。

1个回答

想一想匹配滤波器的时频模糊度,如下所示:

  • 频率模糊意味着它将响应一系列频率
  • 时间模糊意味着响应将被“涂抹”在空间位置周围。

如果您的频率模糊度为 0%,则匹配滤波器必须看起来像正弦波并且永远持续下去,在频谱中看起来像狄拉克三角洲。

0% 时间模糊度是时域中的狄拉克增量。

因此,如果您有一个在时域中超过 1 个样本宽的匹配滤波器,那么它在时域和频域中已经是不明确的。

如果您正在对包络进行匹配滤波,那么您只是在查看调制信号,无需查看 2D 时频频谱图。

如果您想匹配包络(调制信号)和基频,那么您需要一个带宽在您期望的频率范围内的正交滤波器。需要一个正交滤波器,因为它会使响应对基本信号的相位保持不变。

如果您不知道基本频率,二维时频频谱图将很有用,因为它会显示正在调制的频率。本质上,频谱图是信号(时间轴)对一组不同(中心)频率正交滤波器(频率轴)的响应。

TLDR:

时域内包络匹配滤波器100%局部化的前提是不正确的。