干擾背景下寬帶跳頻信號(hào)的壓縮采樣與快速重構(gòu)研究.pdf

1、在處理寬帶跳頻信號(hào)時(shí)，傳統(tǒng)的采樣方法會(huì)產(chǎn)生巨大的樣點(diǎn)數(shù)，需要龐大的存儲(chǔ)空間，硬件實(shí)現(xiàn)起來非常困難。壓縮采樣(Compressive Sampling，CS)理論的提出，為解決此類問題開辟了一個(gè)新的途徑。然而，在超寬帶跳頻信號(hào)的傳輸過程中，不可避免的會(huì)混入很多干擾信號(hào)，使得信號(hào)稀疏度變得很大，根據(jù)CS理論需要大量的信息樣點(diǎn)數(shù)才能重構(gòu)原始信號(hào)。而跳頻信號(hào)在某一時(shí)刻只出現(xiàn)一個(gè)頻率（稀疏度為1），且頻率集只有一定數(shù)量的頻率數(shù)目，跳頻稀疏矢量長度

2、遠(yuǎn)小于原始信號(hào)稀疏矢量長度，表達(dá)跳頻信號(hào)所需的CS信息點(diǎn)數(shù)要遠(yuǎn)少于表達(dá)原始混合信號(hào)所需的CS信息點(diǎn)數(shù)。
　　論文研究了堙滅濾波法、后驗(yàn)壓縮采樣法、最小均方誤差法三種抑制定頻干擾的CS方案，并對(duì)其性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析比較。同時(shí)，提出了一種基于頻率選擇性測量矩陣的跳頻壓縮采樣新方法，該方法通過選擇特定的測量矩陣，對(duì)跳頻頻率表以外各種頻率的干擾信號(hào)在理想情況下能夠進(jìn)行陷零抑制。
　　壓縮采樣的關(guān)鍵是測量矩陣，衡量其性能可以從幾個(gè)不

3、同的方面考慮。如可重構(gòu)最大壓縮比、CS信噪比損失以及CS信息背景噪聲是否還具有白噪聲特點(diǎn)等，這些對(duì)后續(xù)處理均起著十分重要的作用。因?yàn)闊o論是利用CS信息進(jìn)行信號(hào)檢測還是參數(shù)估計(jì)，都要求具有最大可能的信噪比。為此論文對(duì)壓縮采樣過程中的測量矩陣進(jìn)行了詳細(xì)分析，證明了等角緊框架（Equiangular Tight Frames,ETF）具有上述意義下的最佳特性。
　　在實(shí)際的跳頻信號(hào)重構(gòu)過程中，頻率的切換和符號(hào)翻轉(zhuǎn)可能發(fā)生在CS幀的任意時(shí)

4、刻。針對(duì)頻偏以及這些信號(hào)突變引發(fā)的瞬時(shí)頻率展寬的影響，對(duì)稀疏度自適應(yīng)匹配追蹤算法作了適當(dāng)修正，使之更適合實(shí)際跳頻信號(hào)的應(yīng)用。最后，為了適應(yīng)實(shí)時(shí)的信號(hào)重構(gòu)場合，提出了一種基于ETF的高效快速重構(gòu)方法，對(duì)小稀疏度信號(hào)的重構(gòu)非常簡潔快速。
　　論文主要內(nèi)容分成四部分：首先介紹了跳頻通信原理和特點(diǎn)，以及跳頻信號(hào)的可壓縮性。并從離散信號(hào)場合出發(fā)闡述了壓縮采樣基本理論，對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)，介紹了三種典型模擬信息轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其性能作了數(shù)值