壓縮傳感超寬帶高速相關跳頻技術.pdf

1、隨著時代的發(fā)展和科技的日新月異，跳速高、傳輸速率快的跳頻通信系統(tǒng)逐漸成為未來通信的重要發(fā)展方向。相關跳頻（Correlated Frequency Hopping，CFH）通信相比常規(guī)跳頻通信，在數(shù)據(jù)傳輸率和內(nèi)在抗干擾能力方面具有更大的潛力，而且硬件實現(xiàn)復雜度低，使得該技術體制得到研究人員的重視。目前相關跳頻通信已成功應用在短波通信中，較好地消除了短波通信存在的干擾嚴重、多徑衰落等缺陷。但短波通信的頻譜資源有限，同時對環(huán)境變化敏感等因素

2、，限制了跳頻信號跳速、跳寬和數(shù)據(jù)傳輸速率進一步提高。相比于短波通信系統(tǒng)，高頻段能容納更大的跳頻帶寬和更多的跳變頻率數(shù)，在傳輸速率上可以更大幅度地提高，也更難被敵方偵察和干擾，成為擴展相關跳頻應用范圍的潛在方向。但是想要在高頻段超寬帶通信中應用相關跳頻技術尚面臨許多困難。面對幾百兆以上的帶寬，ADC器件難以滿足直接下變頻接收的要求，即使能直接采樣，但高速數(shù)據(jù)流中的跳頻檢測對DSP而言同樣難以勝任。因此將相關跳頻技術應用于高頻段通信，必須尋

3、求另外的技術途徑。
　　近幾年，壓縮采樣（Compressive Sampling，CS）理論成為信號處理中的一個研究熱點，該理論指出，對于可壓縮或者稀疏的信號，能在遠低于奈奎斯特采樣速率的情況下，在實現(xiàn)對信號進行采樣的同時完成壓縮，極大的減少了數(shù)據(jù)的采集量，節(jié)省了存儲空間。本文研究了基于CS理論的高頻段相關跳頻信號，針對超寬帶相關跳頻信號在頻域的稀疏性，以及前端模擬信息轉(zhuǎn)換器（Analog to Information Conv

4、erter，AIC）進行射頻信息采集過程中面對的各種干擾問題，選用了一種選擇性測量矩陣的干擾抑制方法，該方法利用跳頻通信使用的頻率表，在測量矩陣滿足一定條件后，壓縮傳感就能將CFH頻率表外所有頻率的干擾信號進行抑制。由于CFH信號的鄰近跳變頻率關系就代表了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，接收端只需進行跳頻檢測就能實現(xiàn)信息解調(diào)，但壓縮傳感后的AIC信息需要通過稀疏分解才能獲取跳頻稀疏頻率參數(shù)，而通常的稀疏分解算法在計算復雜度上尚難以滿足實時性要求，因此論文從

5、快速高效的角度提出了一種基于子空間的稀疏跳頻信號檢測方法，在稀疏度K>4時,該算法相比OMP方法運行快5倍以上。
　　論文的主要內(nèi)容包括四部分：第一部分介紹了相關跳頻通信基本原理和關鍵技術；第二部分闡述了壓縮采樣理論，引出適合連續(xù)模擬信號的模擬信息轉(zhuǎn)換器AIC技術，給出并分析了已有的幾種利用CS信息實現(xiàn)對信號的重構算法；第三部分分析了幾種基于AIC的定頻抑制方法，提出一種選擇性測量矩陣的干擾抑制方法；第四部分研究基于定頻抑制AIC