基于周期性非均勻采樣的寬帶頻譜感知研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展和移動通信用戶數(shù)目的急劇增加，頻譜資源稀缺問題變得日益嚴(yán)峻。認(rèn)知無線電作為一種智能無線電技術(shù)，能夠持續(xù)感知外界頻譜環(huán)境，及時發(fā)現(xiàn)并使用尚未被主用戶利用的空閑頻譜，可以有效提高頻譜資源利用效率。在寬帶認(rèn)知無線電系統(tǒng)中，由于主用戶通常對寬帶頻譜利用率較低，只占用其中少量頻譜資源，因此主用戶信號在頻域上具有稀疏性。如果利用均勻采樣處理寬帶信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備(Analog-to-Digital Converter，AD

2、C)必須具備很高的采樣率，而且采樣過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余。然而，周期性非均勻采樣技術(shù)利用主用戶信號的頻域稀疏性，以低于奈奎斯特采樣定理要求的采樣速率直接掃描寬帶信號，既減輕了認(rèn)知用戶的采樣負(fù)擔(dān)，又實(shí)現(xiàn)了高效快速的寬帶頻譜感知。本文主要研究工作如下:
　　(1)利用深度優(yōu)先搜索算法搜索最優(yōu)采樣序列。
　　(2)利用最優(yōu)采樣序列掃描寬帶信號，并使用具有無偏性的功率譜密度估計算法計算周期性非均勻采樣點(diǎn)的功率譜密度以確定信道內(nèi)主

3、用戶信號的活動狀態(tài)。
　　(3)利用周期性非均勻采樣技術(shù)結(jié)合最小二乘法識別被大主用戶信號功率譜淹沒的小主用戶信號功率譜，以避免主用戶信號的漏檢。
　　(4)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了以FPGA和STM32為核心的周期性非均勻采樣系統(tǒng)。主要包括周期性非均勻采樣時鐘功能、外部觸發(fā)功能、采樣功能以及數(shù)據(jù)的存儲傳輸功能的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。對采樣系統(tǒng)的搭建、串口傳輸、采樣測試及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。
　　本文在已知的頻率范圍內(nèi)，在缺乏主用戶信號先驗(yàn)知