干擾背景下寬帶跳頻信號的壓縮采樣與快速重構(gòu)研究.pdf

1、在處理寬帶跳頻信號時，傳統(tǒng)的采樣方法會產(chǎn)生巨大的樣點數(shù)，需要龐大的存儲空間，硬件實現(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新的途徑。然而，在超寬帶跳頻信號的傳輸過程中，不可避免的會混入很多干擾信號，使得信號稀疏度變得很大，根據(jù)CS理論需要大量的信息樣點數(shù)才能重構(gòu)原始信號。而跳頻信號在某一時刻只出現(xiàn)一個頻率（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、遠小于原始信號稀疏矢量長度，表達跳頻信號所需的CS信息點數(shù)要遠少于表達原始混合信號所需的CS信息點數(shù)。
　　論文研究了堙滅濾波法、后驗壓縮采樣法、最小均方誤差法三種抑制定頻干擾的CS方案，并對其性能進行了詳細的分析比較。同時，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，對跳頻頻率表以外各種頻率的干擾信號在理想情況下能夠進行陷零抑制。
　　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等，這些對后續(xù)處理均起著十分重要的作用。因為無論是利用CS信息進行信號檢測還是參數(shù)估計，都要求具有最大可能的信噪比。為此論文對壓縮采樣過程中的測量矩陣進行了詳細分析，證明了等角緊框架（Equiangular Tight Frames,ETF）具有上述意義下的最佳特性。
　　在實際的跳頻信號重構(gòu)過程中，頻率的切換和符號翻轉(zhuǎn)可能發(fā)生在CS幀的任意時

4、刻。針對頻偏以及這些信號突變引發(fā)的瞬時頻率展寬的影響，對稀疏度自適應匹配追蹤算法作了適當修正，使之更適合實際跳頻信號的應用。最后，為了適應實時的信號重構(gòu)場合，提出了一種基于ETF的高效快速重構(gòu)方法，對小稀疏度信號的重構(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，以及跳頻信號的可壓縮性。并從離散信號場合出發(fā)闡述了壓縮采樣基本理論，對連續(xù)時間信號，介紹了三種典型模擬信息轉(zhuǎn)換器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并對其性能作了數(shù)值