基于壓縮感知的頻譜感知關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、認(rèn)知無線電技術(shù)旨在通過對(duì)空閑頻段的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與高效利用，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的有序共享，抑制由“獨(dú)占”式頻譜分配原則帶來的弊端，緩解頻譜資源需求與儲(chǔ)量間的巨大矛盾。頻譜感知作為認(rèn)知無線電的核心技術(shù)，其主要目的是實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的“頻譜空穴”。傳統(tǒng)的頻譜感知技術(shù)針對(duì)的是經(jīng)過帶通濾波器的窄帶射頻信號(hào)，只能對(duì)一段單一的頻段實(shí)行感知，限制了感知能力，有違認(rèn)知無線電的初衷，因此近年來寬帶頻譜感知成為了業(yè)界眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　寬帶感知需要對(duì)較

2、寬廣的頻段進(jìn)行感知操作，伴隨而來的是極高的采樣頻率，這成為寬帶感知技術(shù)發(fā)展的一大障礙。壓縮感知(CS)巧妙地利用了信號(hào)的稀疏性，為降低寬帶信號(hào)的采樣率提供了可行途徑，實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)的壓縮采樣（Sub-Nyquist Sampling）。針對(duì)現(xiàn)有的壓縮采樣技術(shù)偏重于理論研究，并對(duì)信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)有較多的限制與要求，本文對(duì)現(xiàn)有的寬帶頻譜感知的壓縮采樣系統(tǒng)提出了改進(jìn)，本文的主要工作分為以下三點(diǎn):
　　第一，較系統(tǒng)地研究學(xué)習(xí)并實(shí)現(xiàn)了用于寬帶多

3、頻譜分量頻譜感知的調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器(MWC)。
　　第二，調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器是一種可以有效實(shí)現(xiàn)寬帶模擬信號(hào)壓縮采樣的系統(tǒng)。但該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中需大量使用理想低通濾波器，而實(shí)際應(yīng)用中理想低通濾波器是無法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的，使用非理想濾波器會(huì)降低系統(tǒng)的信號(hào)重構(gòu)精度，這嚴(yán)重限制了MWC系統(tǒng)的實(shí)用能力。為此，本文通過推導(dǎo)提出了MWC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)理想頻域重構(gòu)的充分條件，并根據(jù)此條件提出了基于數(shù)字域的修正策略，使得MWC系統(tǒng)即使使用非理想低通濾波器依然可以達(dá)到較

4、好的重構(gòu)效果。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了本文的修正策略的有效性。
　　第三，MWC系統(tǒng)雖可以有效地實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)的壓縮采樣，但系統(tǒng)對(duì)信號(hào)模型及信號(hào)先驗(yàn)知識(shí)有較高要求，使得其無法適應(yīng)寬帶頻譜感知的信號(hào)環(huán)境。為了使MWC系統(tǒng)能夠滿足寬帶頻譜感知的要求，實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)盲壓縮采樣與重構(gòu)，本文提出了改進(jìn)的采樣參數(shù)選取策略及自適應(yīng)的信號(hào)重建方法(SASP-MMV)。增強(qiáng)了MWC系統(tǒng)對(duì)寬帶感知環(huán)境的適應(yīng)能力，打破了先驗(yàn)知識(shí)對(duì)原系統(tǒng)的束縛，在寬帶頻譜