基于動(dòng)態(tài)壓縮采樣的寬帶頻譜感知技術(shù).pdf

1、頻譜是無線通信系統(tǒng)的寶貴資源，現(xiàn)有無線通信頻段存在大量的頻譜空洞，具備再利用的潛力。由于認(rèn)知無線電技術(shù)能夠?qū)︻l譜空洞進(jìn)行高效地利用，因而近年來受到研究人員的廣泛關(guān)注。認(rèn)知無線電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的前提是對(duì)模擬信號(hào)的采樣，然而如果采用傳統(tǒng)的奈奎斯特采樣率對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)硬件技術(shù)及其成本都是極大的挑戰(zhàn)。壓縮感知理論由于在處理稀疏信號(hào)具有特有的優(yōu)勢(shì)，所以被廣泛的應(yīng)用到寬帶信號(hào)頻譜感知中。
　　由壓縮感知理論可知，如果信號(hào)是稀疏的，可以用一個(gè)

2、算子矩陣對(duì)信號(hào)進(jìn)行線性映射，并能通過一定的重構(gòu)算法恢復(fù)出原始信號(hào)。壓縮感知下信號(hào)的采樣率不再取決于信號(hào)的帶寬，而取決于信號(hào)的稀疏程度，信號(hào)的稀疏性越強(qiáng)，所需的采樣速率越低。在進(jìn)行寬帶頻譜感知時(shí)，在沒有協(xié)作的前提下，信號(hào)的稀疏度往往不被感知用戶獲知并且是不斷變化的，所以感知用戶很難確定合適的采樣率來節(jié)省硬件開銷。其次，由于信號(hào)稀疏度的未知性，所以以需要在盲稀疏度的條件下對(duì)頻譜的進(jìn)行感知。為了解決上述問題，本文的研究內(nèi)容如下：
　　首

3、先，設(shè)計(jì)了寬帶頻譜感知的系統(tǒng)模型，對(duì)主用戶的信號(hào)形式、信道傳輸條件、感知用戶獲得信號(hào)的方式進(jìn)行建模。然后分析了模擬信號(hào)的壓縮感知方法，即如何從模擬信號(hào)直接獲得壓縮后的數(shù)字信號(hào)。
　　其次，為了實(shí)現(xiàn)采樣率的動(dòng)態(tài)調(diào)整，設(shè)計(jì)了一種信號(hào)稀疏度的估計(jì)方法，并對(duì)估計(jì)準(zhǔn)確性進(jìn)行了理論和仿真分析。為了實(shí)現(xiàn)盲稀疏度條件下的頻譜檢測(cè)，設(shè)計(jì)了盲稀疏度下的信號(hào)重構(gòu)算法并進(jìn)行了理論分析。定義迭代貢獻(xiàn)值為相鄰兩次迭代的殘差的差值，當(dāng)?shù)暙I(xiàn)值小于門限時(shí)，終止

4、迭代過程。當(dāng)以迭代貢獻(xiàn)值作為判決條件時(shí)，比單純的以殘差的大小作為判決條件更為準(zhǔn)確。
　　最后分析了壓縮采樣系統(tǒng)輸入信噪比和輸出信噪比的關(guān)系，論述了壓縮采樣的噪聲來源及其衡量標(biāo)準(zhǔn)，得到壓縮采樣后信噪比的表達(dá)式。進(jìn)而得到輸出信噪比受三個(gè)因素的影響：輸入信噪比、壓縮采樣率以及信號(hào)的稀疏度。根據(jù)上述對(duì)壓縮感知信噪比的分析，提出動(dòng)態(tài)采樣調(diào)整的準(zhǔn)則：當(dāng)其他條件發(fā)生變化時(shí)，維持一定輸出信噪比，進(jìn)而保證了所需的檢測(cè)性能。仿真結(jié)果表明，該動(dòng)態(tài)模型能