本文關(guān)鍵詞：基于稀疏多帶信號(hào)的壓縮采樣技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在3 GHz以下無(wú)線電頻段資源越來(lái)越擁擠的情況下,用戶(hù)逐漸傾向于向高頻發(fā)射窄帶信號(hào)。在寬頻域范圍內(nèi),在同一時(shí)間通常有多個(gè)用戶(hù)的信號(hào)存在,若單純地依靠Nyquist采樣方法采集處理信號(hào),會(huì)面臨高采樣率芯片選擇、數(shù)字端存儲(chǔ)壓力過(guò)大等難題。在數(shù)字資源受限的情況下,如何選擇合適的采樣技術(shù),降低模擬端和數(shù)字端的采樣率,高效地檢測(cè)、收發(fā)寬頻帶信號(hào)在通信中至關(guān)重要。本文分別根據(jù)兩種應(yīng)用場(chǎng)景,展開(kāi)了以下研究：針對(duì)空間射頻單帶信號(hào)接收壓縮存儲(chǔ),并能低失真恢復(fù)的問(wèn)題。采用本振掃描搜索方法確定信號(hào)中心頻率,并將信號(hào)下變頻至近零頻的位置。對(duì)下變頻后的帶通信號(hào)采用先采樣后壓縮的形式。在模擬端依據(jù)Nyquist采樣定理高速率采樣信號(hào),在數(shù)字端根據(jù)帶通采樣定理,制定了抽取壓縮、插值恢復(fù)的方案。依據(jù)方案編寫(xiě)了Verilog程序,在FPGA中對(duì)程序進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)帶通信號(hào)的降采樣存儲(chǔ),相對(duì)于原信號(hào)采樣率,存儲(chǔ)空間降低了66.7%,并能低失真恢復(fù)。對(duì)于稀疏多帶信號(hào)檢測(cè)恢復(fù)問(wèn)題,采用基于壓縮感知的調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器(Modulated Wideband Converter, MWC)結(jié)構(gòu),將壓縮和采樣兩步融為一體,解決了模擬端采樣率過(guò)高的問(wèn)題。針對(duì)MWC基本結(jié)構(gòu)通道數(shù)多,擴(kuò)展結(jié)構(gòu)單通道采樣率高,數(shù)字端計(jì)算復(fù)雜的問(wèn)題,提出了基于MWC的正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)。通過(guò)將MWC擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的數(shù)字頻移部分提前到模擬前端,并保持MWC基本結(jié)構(gòu)的單通道采樣率,實(shí)現(xiàn)減少硬件通道數(shù),降低數(shù)字端復(fù)雜度的優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)理論證明,正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)和MWC擴(kuò)展結(jié)構(gòu)在數(shù)學(xué)和物理含義上是等價(jià)的。仿真結(jié)果表明,在無(wú)噪聲環(huán)境下,正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)和MWC的兩種結(jié)構(gòu)性能相當(dāng)。在高斯白噪聲環(huán)境下,正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)有更好的抗噪性能。針對(duì)1-bit CS算法在MWC結(jié)構(gòu)中恢復(fù)信號(hào)支撐集時(shí),所需觀測(cè)通道數(shù)較多,提升了硬件復(fù)雜度的問(wèn)題,提出了應(yīng)用于多測(cè)量向量問(wèn)題且具有組稀疏特性的二進(jìn)制迭代硬閾值lp范數(shù)算法(MMV-Group Binary Iterative Hard Thresholding/p, M-GBIHT/P)。利用組稀疏特性,將相鄰兩個(gè)位置看成一組元素,通過(guò)求解最大組替代求解最大值的辦法,找出信號(hào)支撐集。仿真結(jié)果表明,提出的算法相比較已有的同步二進(jìn)制迭代硬閾值l2范數(shù)算法(Simultaneous Binary Iterative Hard Thresholding l2, SBIHT/2)能獲取更高的重構(gòu)概率,尤其在低信噪比的條件下體現(xiàn)了很好的魯棒性。
【關(guān)鍵詞】：寬帶稀疏信號(hào) 亞奈奎斯特采樣 調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器 1-bit壓縮感知 二進(jìn)制迭代硬閾值
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 緒論13-29
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-26
• 1.2.1 信號(hào)亞奈奎斯特采樣研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.2 基于MWC結(jié)構(gòu)的亞奈奎斯采樣技術(shù)20-26
• 1.3 論文的主要工作內(nèi)容26-27
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)27-29
• 第2章 帶通信號(hào)的降采樣FPGA實(shí)現(xiàn)29-41
• 2.1 引言29
• 2.2 連續(xù)時(shí)間帶通信號(hào)的采樣29-32
• 2.2.1 帶通信號(hào)模型29-30
• 2.2.2 帶通采樣定理30-32
• 2.3 離散信號(hào)的采樣與插值32-34
• 2.3.1 離散信號(hào)的采樣——M倍抽取32-33
• 2.3.2 離散信號(hào)的插值——L倍內(nèi)插33-34
• 2.4 帶通信號(hào)的降采樣FPGA實(shí)現(xiàn)34-38
• 2.4.1 帶通信號(hào)抽取、內(nèi)插頻譜分析34-35
• 2.4.2 FPGA硬件實(shí)現(xiàn)及結(jié)果35-38
• 2.5 本章小結(jié)38-41
• 第3章 基于MWC的正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)研究41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 MWC擴(kuò)展結(jié)構(gòu)41-45
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)模型41-42
• 3.2.2 頻域分析42-45
• 3.3 正交變頻降采樣結(jié)構(gòu)45-51
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)模型45-46
• 3.3.2 頻域分析46-48
• 3.3.3 測(cè)量矩陣A的構(gòu)建48-50
• 3.3.4 等價(jià)性分析50-51
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析51-57
• 3.4.1 無(wú)噪聲環(huán)境下三種結(jié)構(gòu)性能比較52-54
• 3.4.2 高斯噪聲環(huán)境下三種結(jié)構(gòu)性能比較54-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第4章 基于MWC的1-bit CS算法重構(gòu)59-71
• 4.1 引言59
• 4.2 1-bit CS基本理論59-61
• 4.2.1 1-bit CS觀測(cè)模型59-60
• 4.2.2 1-bit CS一致性重構(gòu)60-61
• 4.3 基于組稀疏特性的二進(jìn)制迭代硬閾值算法61-67
• 4.3.1 BIHT算法基本理論61-63
• 4.3.2 基于MWV問(wèn)題的M-BIHT算法和SBIHTl_2算法63-64
• 4.3.3 M-GBIHTl_p算法64-67
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 第5章 結(jié)束語(yǔ)71-75
• 5.1 論文工作總結(jié)71-72
• 5.2 后續(xù)工作展望72-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 致謝81-83
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的科研工作83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張京超;稀疏多頻帶信號(hào)壓縮采樣方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 蓋建新;基于MWC的稀疏寬帶信號(hào)亞奈奎斯特采樣技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 陸陽(yáng);寬帶頻譜壓縮感知關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 楊柳;1-Bit壓縮感知技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：基于稀疏多帶信號(hào)的壓縮采樣技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：480989