基于稀疏多帶信號(hào)的壓縮采樣技術(shù)研究.pdf

1、在3 GHz以下無(wú)線電頻段資源越來(lái)越擁擠的情況下，用戶逐漸傾向于向高頻發(fā)射窄帶信號(hào)。在寬頻域范圍內(nèi)，在同一時(shí)間通常有多個(gè)用戶的信號(hào)存在，若單純地依靠Nyquist采樣方法采集處理信號(hào)，會(huì)面臨高采樣率芯片選擇、數(shù)字端存儲(chǔ)壓力過(guò)大等難題。在數(shù)字資源受限的情況下，如何選擇合適的采樣技術(shù)，降低模擬端和數(shù)字端的采樣率，高效地檢測(cè)、收發(fā)寬頻帶信號(hào)在通信中至關(guān)重要。本文分別根據(jù)兩種應(yīng)用場(chǎng)景，展開(kāi)了以下研究:
　　針對(duì)空間射頻單帶信號(hào)接收壓縮存儲(chǔ)

2、，并能低失真恢復(fù)的問(wèn)題。采用本振掃描搜索方法確定信號(hào)中心頻率，并將信號(hào)下變頻至近零頻的位置。對(duì)下變頻后的帶通信號(hào)采用先采樣后壓縮的形式。在模擬端依據(jù)Nyquist采樣定理高速率采樣信號(hào)，在數(shù)字端根據(jù)帶通采樣定理，制定了抽取壓縮、插值恢復(fù)的方案。依據(jù)方案編寫(xiě)了Verilog程序，在FPGA中對(duì)程序進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)帶通信號(hào)的降采樣存儲(chǔ)，相對(duì)于原信號(hào)采樣率，存儲(chǔ)空間降低了66.7％，并能低失真恢復(fù)。
　　對(duì)于稀疏多

3、帶信號(hào)檢測(cè)恢復(fù)問(wèn)題，采用基于壓縮感知的調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器(Modulated Wideband Converter，MWC)結(jié)構(gòu)，將壓縮和采樣兩步融為一體，解決了模擬端采樣率過(guò)高的問(wèn)題。針對(duì)MWC基本結(jié)構(gòu)通道數(shù)多，擴(kuò)展結(jié)構(gòu)單通道采樣率高，數(shù)字端計(jì)算復(fù)雜的問(wèn)題，提出了基于MWC的正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)。通過(guò)將MWC擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的數(shù)字頻移部分提前到模擬前端，并保持MWC基本結(jié)構(gòu)的單通道采樣率，實(shí)現(xiàn)減少硬件通道數(shù)，降低數(shù)字端復(fù)雜度的優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)理論證明

4、，正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)和MWC擴(kuò)展結(jié)構(gòu)在數(shù)學(xué)和物理含義上是等價(jià)的。仿真結(jié)果表明，在無(wú)噪聲環(huán)境下，正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)和MWC的兩種結(jié)構(gòu)性能相當(dāng)。在高斯白噪聲環(huán)境下，正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)有更好的抗噪性能。
　　針對(duì)1-bit CS算法在MWC結(jié)構(gòu)中恢復(fù)信號(hào)支撐集時(shí)，所需觀測(cè)通道數(shù)較多，提升了硬件復(fù)雜度的問(wèn)題，提出了應(yīng)用于多測(cè)量向量問(wèn)題且具有組稀疏特性的二進(jìn)制迭代硬閾值lp范數(shù)算法(MMV-Group Binary Iterative Ha