壓縮感知超寬帶系統(tǒng)中的干擾抑制技術(shù)研究.pdf

1、脈沖超寬帶（IR-UWB）是一種新型的可以滿足短距離高速率傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)。該技術(shù)具有系統(tǒng)容量大、功耗低、穿透性強(qiáng)和攔截概率低等突出優(yōu)勢，引起了人們的廣泛關(guān)注和深入研究。然而，優(yōu)勢也往往伴隨著挑戰(zhàn)。超短周期脈沖在時域上一般可達(dá)到納秒或亞納秒級別，使用這種超短脈沖承載信息，使得IR-UWB信號在頻域上占有極高帶寬，而有能力處理如此高帶寬信號的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元是難以低成本獲得的。
　　壓縮感知（CS）作為一種新興理論，可以通過少量的隨機(jī)

2、測量值對稀疏信號進(jìn)行重構(gòu)。由于IR-UWB信號在時域上具有稀疏特性，壓縮感知理論可以在小于Nyquist采樣率的條件下處理信號，克服Nyquist采樣定律帶來的巨大挑戰(zhàn)。然而，干擾信號的存在嚴(yán)重?fù)p害了系統(tǒng)性能。如何在基于壓縮感知理論的IR-UWB系統(tǒng)中進(jìn)行干擾抑制方案設(shè)計，是本文研究的重點。
　　對于脈沖超寬帶通信的干擾，主要有窄帶干擾（NBI）和多用戶干擾（MUI）。本文提出了在壓縮感知框架下的IR-UWB通信系統(tǒng)中，具有抑制窄

3、帶干擾和多用戶干擾能力的測量矩陣設(shè)計方案。本文在已有的基于壓縮感知理論IR-UWB系統(tǒng)接收機(jī)架構(gòu)中，加入了由數(shù)字后端向模擬前端測量波形發(fā)生器的信息反饋環(huán)節(jié)。在針對NBI抑制的研究中，分析了NBI信號并給出了NBI信號在頻域空間上的稀疏表達(dá)形式，針對NBI信號在頻域稀疏這一特點，通過OMP算法對其所在頻域的低維子空間進(jìn)行子空間估計，進(jìn)而得到其零空間，并通過信息反饋機(jī)制將其零空間信息反饋至測量波形發(fā)生器，設(shè)計出具有抑制NBI信號功能的測量矩

4、陣。而MUI信號，在時域上具有與正常UWB信號一樣的稀疏表達(dá)形式。對此本文的創(chuàng)新之處在于，提出了相關(guān)位置脈沖波形和攜帶跳時碼信息的跳時矩陣這兩個概念，然后基于以上兩點創(chuàng)新以及子空間估計算法，反饋其子空間信息以構(gòu)造新的測量矩陣。該測量矩陣可完全收集目標(biāo)信號信息，并且抑制其他用戶的干擾以及噪聲干擾。更進(jìn)一步，綜合系統(tǒng)時域和頻域上的抗干擾研究，本文將二者結(jié)合提出了NBI和MUI的聯(lián)合抑制，并基于系統(tǒng)特點討論了適合干擾抑制機(jī)制的系統(tǒng)解調(diào)方式，使