基于稀疏多帶信號的壓縮采樣技術研究.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，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，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重要。本文分別根據(jù)兩種應用場景，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。
　　對于稀疏多

3、帶信號檢測恢復問題，采用基于壓縮感知的調制寬帶轉換器(Modulated Wideband Converter，MWC)結構，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基本結構通道數(shù)多，擴展結構單通道采樣率高，數(shù)字端計算復雜的問題，提出了基于MWC的正交變頻降采樣結構。通過將MWC擴展結構的數(shù)字頻移部分提前到模擬前端，并保持MWC基本結構的單通道采樣率，實現(xiàn)減少硬件通道數(shù)，降低數(shù)字端復雜度的優(yōu)勢。本文通過理論證明

4、，正交變頻降采樣結構和MWC擴展結構在數(shù)學和物理含義上是等價的。仿真結果表明，在無噪聲環(huán)境下，正交變頻降采樣結構和MWC的兩種結構性能相當。在高斯白噪聲環(huán)境下，正交變頻降采樣結構有更好的抗噪性能。
　　針對1-bit CS算法在MWC結構中恢復信號支撐集時，所需觀測通道數(shù)較多，提升了硬件復雜度的問題，提出了應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