基于压缩感知的宽带数字接收机关键技术研究

发布时间：2020-04-15 07:03

【摘要】：宽带数字侦察接收机在通信和雷达领域得以广泛应用,随着数字信号处理技术的日益发展,对接收机性能的要求也在日益增加。现阶段的宽带数字侦察接收机在性能上需要满足大瞬时带宽、高灵敏度、高分辨率以及更大的瞬时动态范围,以便对宽频段内多个信号进行高速采样、数据存储、实时处理。因此,对大带宽信号的采集以及对高速AD采集信号的速率转换是目前宽带数字侦察接收机需要突破的两大技术瓶颈。本论文将压缩感知在信号采集与重构方面的突出优势融合在宽带数字侦察接收机中,针对接收机的两大技术瓶颈,提出了两种基于压缩感知技术的信号提取算法。用以实现接收机对大带宽模拟信号的压缩、采集以及抽样率转换。论文主要研究内容如下:首先,本文研究了压缩感知理论中模拟信息转换器(Analog-to-Information Converter,AIC)的基本结构及其典型重构算法,在此基础上提出了以单频信号提取为主要目的的部分正交匹配追踪(Partial Orthogonal Matching Pursuit,POMP)算法,并给出该算法的适用条件。实验结果证明,该算法可在宽频段内信号个数未知的情况下,对宽带内的所有单频信号进行采集和抽样率转换。其次,本文将基于AIC结构的POMP算法思想应用于多频带模拟信号的重构模型——调制宽带转换器(Modulated Wideband Converter,MWC)结构中,并在MWC结构的经典重构算法的基础上加以改进,提出了以宽带数字侦察接收机为背景的新型多频带信号提取算法,并给出了该算法的适用条件。实验结果给出,该算法可在宽频段内信号个数和信号带宽未知的情况下,对大带宽模拟信号进行采集、抽样率转换和下变频。并在此算法的基础上提出了基于MWC结构的“全频段压缩+部分重构”信号提取方案。最后,本文将基于两种算法的“全频段压缩+部分重构”方案,分别和传统接收机的“全频段采样+信道化”结构以及“全频段压缩+全频段重构+信道化”结构进行性能比较与分析。实验结果证明,本文提出的算法对应的重构方案不仅可以解决传统接收机的两大技术瓶颈,并且相较于其他两种结构更有效。同时,可靠性方面优于“全频段压缩+全频段重构+信道化”结构。因此,基于两种新算法的部分重构信号提取方案在宽带数字接收机领域具备很好的工程应用前景。
【图文】：

加10dB噪声重构频域放大效果图
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN850

【参考文献】

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本文编号：2628277