基于稀疏多帶信號的壓縮采樣技術(shù)研究.pdf

1、在3 GHz以下無線電頻段資源越來越擁擠的情況下，用戶逐漸傾向于向高頻發(fā)射窄帶信號。在寬頻域范圍內(nèi)，在同一時間通常有多個用戶的信號存在，若單純地依靠Nyquist采樣方法采集處理信號，會面臨高采樣率芯片選擇、數(shù)字端存儲壓力過大等難題。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、收發(fā)寬頻帶信號在通信中至關(guān)重要。本文分別根據(jù)兩種應(yīng)用場景，展開了以下研究:
　　針對空間射頻單帶信號接收壓縮存儲

2、，并能低失真恢復(fù)的問題。采用本振掃描搜索方法確定信號中心頻率，并將信號下變頻至近零頻的位置。對下變頻后的帶通信號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，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)方案編寫了Verilog程序，在FPGA中對程序進行了測試。測試結(jié)果表明，方案能實現(xiàn)對帶通信號的降采樣存儲，相對于原信號采樣率，存儲空間降低了66.7％，并能低失真恢復(fù)。
　　對于稀疏多

3、帶信號檢測恢復(fù)問題，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高的問題。針對MWC基本結(jié)構(gòu)通道數(shù)多，擴展結(jié)構(gòu)單通道采樣率高，數(shù)字端計算復(fù)雜的問題，提出了基于MWC的正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)。通過將MWC擴展結(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，實現(xiàn)減少硬件通道數(shù)，降低數(shù)字端復(fù)雜度的優(yōu)勢。本文通過理論證明

4、，正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)和MWC擴展結(jié)構(gòu)在數(shù)學(xué)和物理含義上是等價的。仿真結(jié)果表明，在無噪聲環(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。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1-bit CS算法在MWC結(jié)構(gòu)中恢復(fù)信號支撐集時，所需觀測通道數(shù)較多，提升了硬件復(fù)雜度的問題，提出了應(yīng)用于多測量向量問題且具有組稀疏特性的二進制迭代硬閾值lp范數(shù)算法(MMV-Group Binary Iterative Ha