基于周期性非均勻采樣的寬帶頻譜感知研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展和移動(dòng)通信用戶數(shù)目的急劇增加，頻譜資源稀缺問題變得日益嚴(yán)峻。認(rèn)知無線電作為一種智能無線電技術(shù)，能夠持續(xù)感知外界頻譜環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并使用尚未被主用戶利用的空閑頻譜，可以有效提高頻譜資源利用效率。在寬帶認(rèn)知無線電系統(tǒng)中，由于主用戶通常對(duì)寬帶頻譜利用率較低，只占用其中少量頻譜資源，因此主用戶信號(hào)在頻域上具有稀疏性。如果利用均勻采樣處理寬帶信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備(Analog-to-Digital Converter，AD

2、C)必須具備很高的采樣率，而且采樣過程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余。然而，周期性非均勻采樣技術(shù)利用主用戶信號(hào)的頻域稀疏性，以低于奈奎斯特采樣定理要求的采樣速率直接掃描寬帶信號(hào)，既減輕了認(rèn)知用戶的采樣負(fù)擔(dān)，又實(shí)現(xiàn)了高效快速的寬帶頻譜感知。本文主要研究工作如下:
　　(1)利用深度優(yōu)先搜索算法搜索最優(yōu)采樣序列。
　　(2)利用最優(yōu)采樣序列掃描寬帶信號(hào)，并使用具有無偏性的功率譜密度估計(jì)算法計(jì)算周期性非均勻采樣點(diǎn)的功率譜密度以確定信道內(nèi)主

3、用戶信號(hào)的活動(dòng)狀態(tài)。
　　(3)利用周期性非均勻采樣技術(shù)結(jié)合最小二乘法識(shí)別被大主用戶信號(hào)功率譜淹沒的小主用戶信號(hào)功率譜，以避免主用戶信號(hào)的漏檢。
　　(4)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以FPGA和STM32為核心的周期性非均勻采樣系統(tǒng)。主要包括周期性非均勻采樣時(shí)鐘功能、外部觸發(fā)功能、采樣功能以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)傳輸功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。對(duì)采樣系統(tǒng)的搭建、串口傳輸、采樣測(cè)試及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。
　　本文在已知的頻率范圍內(nèi)，在缺乏主用戶信號(hào)先驗(yàn)知