基于压缩感知的脉冲超宽带系统窄带干扰抑制问题研究

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超宽带(UWB)是一种高速率、低功耗的短距离无线通信技术。由于其高带宽特性,超宽带系统采用频谱重叠方式与现有窄带无线通信系统共享频谱资源。为了保证已有窄带通信系统能够正常运行,美国联邦通信委员会(FCC)对超宽带系统的最大辐射功率进行了限制。但是,窄带通信系统的辐射功率远大于超宽带系统,其不可避免地对超宽带系统以窄带干扰的形式产生影响。传统的窄带干扰抑制技术是基于离散傅里叶变换的陷波抑制技术。由于超宽带系统的高带宽特性(Ghz量级),按照奈奎斯特采样定理需要极高的信号采样率,增加了系统硬件实现的难度和信号处理的运算复杂度。因此,基于低速率的信号采样方法实现窄带干扰的检测和抑制是亟待解决的问题。新兴的压缩感知理论可以通过少量的信号观测值进行信号的高概率重构。这为解决高速率采样问题提供了解决的可能。为了避免传统超宽带系统窄带干扰抑制方法面临的高速率采样问题,本文研究基于压缩感知理论的窄带干扰检测与抑制方法。主要工作包括以下方面:1.提出一种随机窄带干扰信号的感知与重构方法。对超宽带系统中经常遇到的WLAN窄带干扰信号进行建模,采用多频余弦信号来简化WLAN干扰模型。在无噪情况下,利用压缩感知理论对多种干扰信号进行观测和重构。仿真结果表明:利用压缩感知理论都可以对典型的窄带干扰进行精确重构。这就为利用压缩感知理论进行超宽带系统中窄带干扰的检测和抑制奠定了基础。2.针对脉冲超宽带系统,提出了一种基于压缩感知理论的窄带干扰检测与抑制方法。该方法可以有效地对导频和负载信号波形中的窄带干扰进行检测和抑制;利用抑制窄带干扰后的导频符号波形,重构信号相关模板;利用相关器对抑制窄带干扰后的负载信号进行相关解调。仿真结果表明:该方法在降低采样率的同时,有效抑制了超宽带工作频谱内存在的窄带干扰,获得了良好的误码率性能。
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