基于壓縮感知的L-DACS1寬帶頻譜感知算法研究.pdf

1、針對未來航空通信大容量高速傳輸?shù)男枨螅瑲W洲航空安全組織和美國聯(lián)邦航空管理局聯(lián)合提出L波段數(shù)字航空通信系統(tǒng)(L-DACS, L-band Digital Aeronautical Communication System)作為未來航空通信的地空通信系統(tǒng)，其包括L-DACS1和L-DACS2兩種候選技術(shù)方案。L-DACS1具有比L-DACS2更高的頻譜利用率、更靈活的頻譜選擇性和擴(kuò)展性而受到更多的關(guān)注。目前在L波段已部署戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)彈系統(tǒng)、測

2、距機(jī)(DME, Distance Measurement Equipment)系統(tǒng)、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息發(fā)布系統(tǒng)等多種航電系統(tǒng)，L-DACS1將采用非連續(xù)內(nèi)插方式在DME系統(tǒng)的頻譜間隔進(jìn)行傳輸，而如何確定現(xiàn)存DME頻譜的使用狀態(tài)成為實(shí)際部署L-DACS1的首要問題，因此本文將重點(diǎn)關(guān)注L-DACS1對DME寬帶信號(hào)的頻譜感知問題。目前這一問題尚未標(biāo)準(zhǔn)化，依然是一個(gè)開放性問題，研究該問題可為L-DACS1的標(biāo)準(zhǔn)制定和實(shí)際部署提供理論和技術(shù)支撐。

3、r>　　DME信號(hào)為典型的寬帶多頻帶信號(hào)，目前該系統(tǒng)的利用率較低，在頻域上表現(xiàn)出很強(qiáng)的稀疏性，若采用傳統(tǒng)寬帶頻譜感知技術(shù)需對多個(gè)頻帶進(jìn)行單獨(dú)感知，不僅限制了感知能力，過高的硬件復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)成本使該方法很難應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中?；诖?，本文將采用基于壓縮感知的寬帶頻譜感知技術(shù)對其進(jìn)行處理，利用多頻帶信號(hào)壓縮采樣系統(tǒng)MWC(Modulated Wideband Converter)代替模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可極大地降低系統(tǒng)對硬件的需求，實(shí)現(xiàn)對寬帶信號(hào)的亞

4、奈奎斯特采樣。但現(xiàn)有寬帶頻譜感知算法主要針對通用寬帶信號(hào)且感知性能較差，直接應(yīng)用于L-DACS1中會(huì)存在著諸多問題。因此，本文將對這一問題進(jìn)行深入研究。
　　具體的研究內(nèi)容包括：
　?、籴槍ΜF(xiàn)有寬帶頻譜感知算法感知對DME信號(hào)針對性不強(qiáng)且感知性能較差的問題，本文在現(xiàn)有多頻帶信號(hào)寬帶頻譜感知算法的基礎(chǔ)上提出一種寬帶頻譜感知算法，該算法利用MMV(MMV, Multiple Measurement Vector)問題中各個(gè)列向量

5、之間的聯(lián)合信息和DME信號(hào)的頻譜分布特性作為支撐集擴(kuò)展條件，尋找更多的潛在支撐集，利用其計(jì)算偽逆矩陣得到更加準(zhǔn)確的DME頻域支撐集，有效地提高了對DME信號(hào)的頻譜感知性能。
　?、诶肕ATLAB軟件對算法進(jìn)行蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)，對比仿真了傳統(tǒng)算法MMVOMP(MMV Orthogonal Matching Pursuit)、ReMBo(Reduce MMV and Boost)和本文所提DMEMB(DME MMV and Boost)