TW201404193A - 使用壓縮感知寬頻頻譜掃描方法及系統 - Google Patents
使用壓縮感知寬頻頻譜掃描方法及系統 Download PDFInfo
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Abstract
揭露了在無線通信系統中使用的包括用於寬頻譜掃描的壓縮感知的方法及裝置。單一或多個平行的壓縮掃描器使用壓縮感知來進行寬頻譜掃描，並且單一壓縮掃描器包括頻譜移位及重組區塊、陣列或平行排列的混合器、低通濾波器、取樣器以及頻譜恢復引擎。
Description
本申請案要求2012年4月3日申請的美國臨時申請案No. 61/619,718及2013年3月15日申請的美國臨時申請案No. 61/794,315的權益，這些申請案的內容以引用的方式結合於此。
近年來，來自行動用戶社區的對即時存取大量內容的需求不斷增長，而能源及頻譜資源一直缺乏。期望藉由認知無線電技術的未來開發來解決頻譜短缺問題，該認知無線電技術可以使行動裝置能夠有機會使用未利用的頻譜。然而，未利用的資源或頻譜可能被散佈在跨越幾千兆赫茲（GHz）的大範圍的頻率上。更為複雜的問題是，頻譜場景可隨時間變化。帶內及帶間非連續頻寬聚合連同在無線傳輸接收單元（WTRU）以及基礎設施裝置中的動態頻譜管理可以用於頻譜存取。
在無線通信系統中使用的方法及裝置包括用於寬頻譜掃描的壓縮感知。單一或多個平行的壓縮掃描器可以使用壓縮感知來進行寬頻譜掃描。單一壓縮掃描器可以例如包括頻譜移位及重組區塊（block）、陣列或平行排列的混合器、低通濾波器、取樣器以及頻譜恢復引擎。
100．．．通信系統
102a、102b、102c、102d．．．無線傳輸/接收單元(WTRU)
104．．．無線電存取網路(RAN)
106．．．核心網路
108．．．公共交換電話網路．．．(PSTN)
110．．．網際網路
112．．．其他網路
114a、114b．．．基地台
116．．．空中介面
118．．．處理器
120．．．收發器
122．．．傳輸/接收元件
124．．．揚聲器/麥克風
126．．．鍵盤
128．．．顯示器/觸控板
130．．．不可移式記憶體
132．．．可移式記憶體
134．．．電源
136．．．全球定位系統(GPS)晶片組
138．．．週邊裝置
140a、140b、140c．．．e節點B
142．．．移動性管理閘道(MME)
144．．．服務閘道
146．．．封包資料網路(PDN)閘道
S1、X2．．．介面
DC．．．直流
IF．．．中頻
1…K．．．信號
500、1000．．．示例方法
700、900、1500、1800．．．接收器
702、9021…L．．．頻譜移位及重組區塊
7031…m、9031…m．．．RF分支
7041…m、9041…m、1508I,1…I,m、1508Q,1…Q,m、1802、18081…n．．．混合器
7061…m．．．積分器
7081…m、9081…m、1512I,1…I,m、1512Q,1…Q,m、1801、18121…m．．．取樣裝置/取樣器
710、9101…L、r1…L．．．恢復引擎
LPF、9061…m、1510I,1…I,m、1510Q,1…Q,m、18101…m．．．低通濾波器
p1(t),p2(t),…,pm(t)．．．偽隨機碼或序列/偽雜訊信號
x(t)．．．原始信號、輸入信號
X(f)．．．恢復信號
y1,y2,…,ym．．．信號
1…L．．．頻帶組
IQ．．．同相/正交
1502．．．IQ向量解調器
1504、1506、1806．．．調變寬頻轉換器(MWC)結構
1514．．．複合組合器
1516、1814．．．資訊恢復引擎
RF/LO．．．射頻/本地振盪
yI,1[n]…yI,m[n]、yQ,1[n]…yQ,m[n]．．．MWC的輸出
LO．．．單音本地振盪器
更詳細的理解可以從以下結合所附圖示並且舉例給出的描述中得到，其中：
第1A圖是可以在其中實施所揭露的一個或多個實施方式的示例通信系統的系統圖；
第1B圖是可以在第1A圖示出的通信系統內使用的示例無線傳輸/接收單元（WTRU）的系統圖；
第1C圖是可以在第1A圖所示的通信系統內使用的示例無線電存取網路以及示例核心網路的系統圖；
第2A圖及第2B圖示出了單一信號的帶通取樣的示例；
第3圖示出了在信號的頻譜中人工稀疏的示例；
第4圖示出了在信號的頻譜中自然稀疏的示例；
第5圖示出了使用頻譜移位進行壓縮感知的示例方法的流程圖；
第6圖示出了對存在稀疏的帶通信號的整個頻譜塊（chunk）進行移位的示例；
第7圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器的示例；
第8圖示出了對存在稀疏的帶通信號按分段（segment-wise）移位的示例；
第9圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器的示例；
第10圖示出了使用帶重組（band reassembling）進行壓縮感知的示例方法的流程圖；
第11圖示出了對存在稀疏的帶通信號進行帶重組以用於壓縮感知的示例；
第12圖示出了使用帶分組（band grouping）進行帶通信號的帶重組的示例；
第13圖示出了使用帶劃分（band partitioning）進行帶通信號的帶重組的示例；
第14圖示出了稀疏寬頻信號的示例；
第15圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器的另一示例，其中該頻譜移位使用同相/正交（IQ）向量；
第16圖示出了下轉換後的複合基帶頻譜的示例；
第17圖示出了稀疏寬頻信號的另一示例；
第18圖示出了接收器結構的另一示例；以及
第19圖示出了在基帶處重組的示例稀疏寬頻信號頻譜。
第1A圖是可以在其中實施所揭露的一個或多個實施方式的示例通信系統的系統圖；
第1B圖是可以在第1A圖示出的通信系統內使用的示例無線傳輸/接收單元（WTRU）的系統圖；
第1C圖是可以在第1A圖所示的通信系統內使用的示例無線電存取網路以及示例核心網路的系統圖；
第2A圖及第2B圖示出了單一信號的帶通取樣的示例；
第3圖示出了在信號的頻譜中人工稀疏的示例；
第4圖示出了在信號的頻譜中自然稀疏的示例；
第5圖示出了使用頻譜移位進行壓縮感知的示例方法的流程圖；
第6圖示出了對存在稀疏的帶通信號的整個頻譜塊（chunk）進行移位的示例；
第7圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器的示例；
第8圖示出了對存在稀疏的帶通信號按分段（segment-wise）移位的示例；
第9圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器的示例；
第10圖示出了使用帶重組（band reassembling）進行壓縮感知的示例方法的流程圖；
第11圖示出了對存在稀疏的帶通信號進行帶重組以用於壓縮感知的示例；
第12圖示出了使用帶分組（band grouping）進行帶通信號的帶重組的示例；
第13圖示出了使用帶劃分（band partitioning）進行帶通信號的帶重組的示例；
第14圖示出了稀疏寬頻信號的示例；
第15圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器的另一示例，其中該頻譜移位使用同相/正交（IQ）向量；
第16圖示出了下轉換後的複合基帶頻譜的示例；
第17圖示出了稀疏寬頻信號的另一示例；
第18圖示出了接收器結構的另一示例；以及
第19圖示出了在基帶處重組的示例稀疏寬頻信號頻譜。
第1A圖是可以在其中實施一個或多個所揭露的實施方式的示例通信系統100的圖示。通信系統100可以是為多個無線用戶提供諸如語音、資料、視訊、訊息傳遞、廣播等內容的多重存取系統。通信系統100可以使得多個無線用戶能夠經由分享包括無線頻寬在內的系統資源來存取這些內容。舉例來說，通信系統100可以使用一種或多種頻道存取方法，例如分碼多重存取（CDMA）、分時多重存取（TDMA）、分頻多重存取（FDMA）、正交FDMA（OFDMA）、單載波FDMA（SC-FDMA）等等。
如第1A圖所示，通信系統100可以包括無線傳輸/接收單元（WTRU）102a、102b、102c、102d、無線電存取網路（RAN）104、核心網路106、公共交換電話網路（PSTN）108、網際網路110以及其他網路112，然而應該瞭解，所揭露的實施方式考慮到了任何數量的WTRU、基地台、網路及/或網路元件。WTRU 102a、102b、102c、102d中的每一個可以是被配置以在無線環境中操作及/或通信的任何類型的裝置。例如，WTRU 102a、102b、102c、102d可以被配置以傳送及/或接收無線信號、並且可以包括用戶設備（UE）、行動站、固定或行動用戶單元、呼叫器、蜂巢電話、個人數位助理（PDA）、智慧型電話、膝上型電腦、隨身型易網機、個人電腦、無線感知器、消費類電子裝置等等。
通信系統100還可以包括基地台114a及基地台114b。基地台114a、114b中的每一個可以是被配置以與WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一者無線對接來促成針對諸如核心網路106、網際網路110及/或網路112之類的一個或多個通信網路的存取的任何類型的裝置。例如，基地台114a、114b可以是基地收發站（BTS）、節點B、e節點B、家用節點B、家用e節點B、站點控制器、存取點（AP）、無線路由器等等。雖然基地台114a、114b都被各自描述為是單一元件，然而應該瞭解，基地台114a、114b可以包括任何數量的互連基地台及/或網路元件。
基地台114a可以是RAN 104的一部分，該RAN 104還可以包括其他基地台及/或網路元件（未顯示），例如基地台控制器（BSC）、無線電網路控制器（RNC）、中繼節點等等。基地台114a及/或基地台114b可以被配置以在被稱為胞元（未示出）的特定地理區域內傳送及/或接收無線信號。胞元可以進一步被分成胞元扇區。例如，與基地台114a相關聯的胞元可以被分成三個扇區。因此，在一個實施方式中，基地台114a可以包括三個收發器，也就是說，每一個收發器對應於胞元的一個扇區。在另一個實施方式中，基地台114a可以使用多輸入多輸出（MIMO）技術，由此可以針對胞元的每個扇區使用多個收發器。
基地台114a、114b可以經由空中介面116來與WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者進行通信，其中該空中介面116可以是任何合適的無線通信鏈路（例如射頻（RF）、微波、紅外（IR）、紫外（UV）、可見光等等）。空中介面116可以採用任何合適的無線電存取技術（RAT）來建立。
更具體地說，如上所述，通信系統100可以是多重存取系統、並且可以使用一種或多種頻道存取方案，如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等等。舉例來說，RAN 104中的基地台114a及WTRU 102a、102b、102c可以實施諸如通用行動電信系統（UMTS）陸地無線電存取（UTRA）之類的無線電技術，其中該無線電技術可以使用寬頻CDMA（WCDMA）來建立空中介面116。WCDMA可以包括如高速封包存取（HSPA）及/或演進型HSPA（HSPA+）之類的通信協定。HSPA可以包括高速下鏈封包存取（HSDPA）及/或高速上鏈封包存取（HSUPA）。
在另一個實施方式中，基地台114a及WTRU 102a、102b、102c可以實施諸如演進型UMTS陸地無線電存取（E-UTRA）之類的無線電技術，該無線電技術可以使用長期演進（LTE）及/或高級LTE（LTE-A）來建立空中介面116。
在其他實施方式中，基地台114a及WTRU 102a、102b、102c可以實施諸如IEEE 802.16（即，全球互通微波存取（WiMAX））、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、臨時標準2000（IS-2000）、臨時標準95（IS-95）、臨時標準856（IS-856）、全球行動通信系統（GSM）、用於GSM演進的增強型資料速率（EDGE）、GSM EDGE（GERAN）等之類的無線電技術。
第1A圖中的基地台114b可以是無線路由器、家用節點B、家用e節點B或存取點、並且可以使用任何合適的RAT來促成例如營業場所、住宅、車輛、校園等等的局部區域中的無線連接。在一個實施方式中，基地台114b及WTRU 102c、102d可以實施諸如IEEE 802.11之類的無線電技術來建立無線區域網路（WLAN）。在另一個實施方式中，基地台114b及WTRU 102c、102d可以實施諸如IEEE 802.15之類的無線電技術來建立無線個人區域網路（WPAN）。在再一個實施方式中，基地台114b及WTRU 102c、102d可以使用基於蜂巢的RAT（例如WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A等等）來建立微微胞元或毫微微胞元。如第1A圖所示，基地台114b可以具有對網際網路110的直接連接。由此，基地台114b可以不必需要經由核心網路106來存取網際網路110。
RAN 104可以與核心網路106通信，該核心網路106可以是被配置以向WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者提供語音、資料、應用及/或網際網路協定語音（VoIP）服務的任何類型的網路。例如，核心網路106可以提供呼叫控制、記帳服務、基於移動位置的服務、預付費呼叫、網際網路連接、視訊分配等等、及/或執行高階安全功能，例如用戶認證。雖然在第1A圖中未顯示，但是應該瞭解，RAN 104及/或核心網路106可以直接或間接地及其他那些使用與RAN 104相同的RAT或不同RAT的RAN進行通信。例如，除了與可以使用E-UTRA無線電技術的RAN 104相連之外，核心網路106還可以與另一個使用GSM無線電技術的RAN（未示出）通信。
核心網路106還可以充當WTRU 102a、102b、102c、102d存取PSTN 108、網際網路110及/或其他網路112的閘道。PSTN 108可以包括提供簡易老式電話服務（POTS）的電路交換電話網路。網際網路110可以包括使用公共通信協定的全球性互連電腦網路裝置系統，該公共通信協定可以是TCP/IP網際網路協定族中的傳輸控制協定（TCP）、用戶資料報協定（UDP）及網際網路協定（IP）。網路112可以包括由其他服務供應者擁有及/或操作的有線或無線通信網路。例如，網路112可以包括與一個或多個RAN相連的另一個核心網路，其中該一個或多個RAN可以使用與RAN 104相同的RAT或不同的RAT。
通信系統100中的WTRU 102a、102b、102c、102d的一些或全部可以包括多模能力，即，WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括用於經由不同無線鏈路以與不同無線網路進行通信的多個收發器。例如，第1A圖所示的WTRU 102c可以被配置以與使用基於蜂巢的無線電技術的基地台114a通信、以及與可以使用IEEE 802無線電技術的基地台114b通信。
第1B圖是示例WTRU 102的系統圖。如第1B圖所示，WTRU 102可以包括處理器118、收發器120、傳輸/接收元件122、揚聲器/麥克風124、鍵盤126、顯示器/觸控板128、不可移式記憶體130、可移式記憶體132、電源134、全球定位系統（GPS）晶片組136以及其他週邊裝置138。應該瞭解的是，在保持符合實施方式的同時，WTRU 102可以包括前述元件的任何子組合。
處理器118可以是通用處理器、專用處理器、常規處理器、數位信號處理器（DSP）、多個微處理器、與DSP核心關聯的一或多個微處理器、控制器、微控制器、專用積體電路（ASIC）、現場可編程閘陣列（FPGA）電路、其他任何類型的積體電路（IC）、狀態機等等。處理器118可以執行信號編碼、資料處理、功率控制、輸入/輸出處理及/或其他任何能使WTRU 102在無線環境中操作的功能。處理器118可以耦合至收發器120，收發器120可以耦合至傳輸/接收元件122。雖然第1B圖將處理器118及收發器120描述為是獨立元件，但是應該瞭解，處理器118及收發器120可以一起被集成在電子封裝或晶片中。
傳輸/接收元件122可以被配置以經由空中介面116來傳送信號到基地台（例如基地台114a）、或從基地台（例如基地台114a）接收信號。例如，在一個實施方式中，傳輸/接收元件122可以是被配置以傳送及/或接收RF信號的天線。在另一個實施方式中，舉例來說，傳輸/接收元件122可以是被配置以傳送及/或接收IR、UV或可見光信號的發射器/偵測器。在再一個實施方式中，傳輸/接收元件122可以被配置以傳送及接收RF及光信號兩者。應該瞭解的是，傳輸/接收元件122可以被配置以傳送及/或接收無線信號的任何組合。
此外，雖然在第1B圖中將傳輸/接收元件122描述為是單一元件，但是WTRU 102可以包括任何數量的傳輸/接收元件122。更具體地說，WTRU 102可以使用MIMO技術。因此，在一個實施方式中，WTRU 102可以包括用於經由空中介面116來傳送及接收無線信號的兩個或更多個傳輸/接收元件122（例如多個天線）。
收發器120可以被配置以對傳輸/接收元件122將要傳送的信號進行調變、以及對傳輸/接收元件122接收的信號進行解調。如上所述，WTRU 102可以具有多模能力。因此，收發器120可以包括使WTRU 102能夠經由諸如UTRA及IEEE 802.11之類的多種RAT來進行通信的多個收發器。
WTRU 102的處理器118可以耦合至揚聲器/麥克風124、鍵盤126及/或顯示器/觸控板128（例如液晶顯示器（LCD）顯示單元或有機發光二極體（OLED）顯示單元）、並且可以接收來自這些元件的用戶輸入資料。處理器118還可以向揚聲器/麥克風124、鍵盤126及/或顯示器/觸控板128輸出用戶資料。此外，處理器118可以從任何類型的合適的記憶體（例如不可移式記憶體130及/或可移式記憶體132）中存取資訊、以及將資料存入這些記憶體。所述不可移式記憶體130可以包括隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、硬碟或是其他任何類型的記憶儲存裝置。可移式記憶體132可以包括用戶身份模組（SIM）卡、記憶條、安全數位（SD）記憶卡等等。在其他實施方式中，處理器118可以從實體上不位於WTRU 102（例如，可以位於伺服器或家用電腦（未示出）上）的記憶體存取資訊、以及將資料存入該記憶體。
處理器118可以接收來自電源134的電力、並且可以被配置以分配及/或控制至WTRU 102中的其他元件的電力。電源134可以是為WTRU 102供電的任何合適的裝置。舉例來說，電源134可以包括一個或多個乾電池組（如鎳鎘（Ni-Cd）、鎳鋅（Ni-Zn）、鎳氫（NiMH）、鋰離子（Li-ion）等等）、太陽能電池、燃料電池等等。
處理器118還可以耦合至GPS晶片組136，該晶片組136可以被配置以提供與WTRU 102的目前位置相關的位置資訊（例如經度及緯度）。作為來自GPS晶片組136的資訊的補充或替代，WTRU 102可以經由空中介面116以接收來自基地台（例如基地台114a、114b）的位置資訊、及/或根據從兩個或更多個附近基地台接收到的信號的時序來確定其位置。應該瞭解的是，在保持符合實施方式的同時，WTRU 102可以用任何合適的位置確定方法來獲取位置資訊。
處理器118還可以耦合到其他週邊裝置138，該週邊裝置138可以包括提供附加特徵、功能及/或有線或無線連接的一個或多個軟體及/或硬體模組。例如，週邊裝置138可以包括加速度計、電子指南針、衛星收發器、數位相機（用於照片或視訊）、通用串列匯流排（USB）埠、振動裝置、電視收發器、免持耳機、藍芽R模組、調頻（FM）無線電單元、數位音樂播放器、媒體播放器、視訊遊戲機模組、網際網路瀏覽器等等。
第1C圖是根據一個實施方式的RAN 104及核心網路106的系統圖。如上所述，RAN 104可以使用E-UTRA無線電技術以經由空中介面116來與WTRU 102a、102b、102c進行通信。該RAN 104還可以與核心網路106通信。
RAN 104可以包括e節點B 140a、140b、140c，但是應該理解，在保持與實施方式相符的同時，RAN 104可以包括任何數量的e節點B。e節點B 140a、140b、140c中的每一個都可以包括一個或多個收發器，以便經由空中介面116來與WTRU 102a、102b、102c進行通信。在一個實施方式中，e節點B 140a、140b、140c可以實施MIMO技術。因此，舉例來說，e節點B 140a可以使用多個天線來向WTRU 102a傳送無線信號、以及接收來自WTRU 102a的無線信號。
e節點B 140a、140b、140c中的每一個都可以與特定的胞元（未顯示）相關聯、並且可以被配置以處理無線電資源管理決策、切換決策、上鏈及/或下鏈中的用戶排程等等。如第1C圖所示，e節點B 140a、140b、140c可以經由X2介面來彼此進行通信。
第1C圖所示的核心網路106可以包括移動性管理閘道（MME）142、服務閘道144以及封包資料網路（PDN）閘道146。雖然前述的每一個元件都被描述為是核心網路106的一部分，但是應該瞭解，這些元件中的任一者都可以由核心網路操作者以外的實體擁有及/或操作。
MME 142可以經由S1介面來與RAN 104中的每一個e節點B 140a、140b、140c相連、並且可以充當控制節點。例如，MME 142可以負責認證WTRU 102a、102b、102c的用戶、承載啟動/停用，在WTRU 102a、102b、102c的初始連結期間選擇特定的服務閘道等等。MME 142還可以提供控制平面功能，以便在RAN 104與使用了諸如GSM或WCDMA之類的其他無線電技術的其他RAN（未示出）之間進行切換。
服務閘道144可以經由S1介面以與RAN 104中的每一個e節點B 140a、140b、140c相連。該服務閘道144通常可以路由及轉發用戶資料封包至WTRU 102a、102b、102c/來自WTRU 102a、102b、102c的用戶資料封包。該服務閘道144還可以執行其他功能，例如在e節點B間的切換期間錨定用戶面，在下鏈資料可供WTRU 102a、102b、102c使用時觸發傳呼、管理及儲存WTRU 102a、102b、102c的上下文等等。
服務閘道144還可以連接到PDN閘道146，該PDN閘道146可以為WTRU 102a、102b、102c提供對諸如網際網路110之類的封包交換網路的存取，以便促成WTRU 102a、102b、102c與賦能IP的裝置之間的通信。
核心網路106可以促成與其他網路的通信。例如，核心網路106可以為WTRU 102a、102b、102c提供對諸如PSTN 108之類的電路交換網路的存取，以便促成WTRU 102a、102b、102c與傳統陸線通信裝置之間的通信。例如，核心網路106可以包括IP閘道（例如IP多媒體子系統（IMS）伺服器）或與之通信，其中該IP閘道充當核心網路106與PSTN 108之間的介面。此外，核心網路106可以為WTRU 102a、102b、102c提供對網路112的存取，該網路112可以包括由其他服務供應者擁有及/或操作的其他有線或無線網路。
認知通信及動態頻譜管理可以包括未利用的頻譜的發現。在一個示例中，在授權頻帶中的單分量載波可以被利用以建立主鏈路。可以進行大頻譜條帶（swath）的掃描以識別在授權的或未授權的頻帶中的未利用的頻譜。來自授權的以及未授權的頻帶的附加分量載波可以被聚合以建立遞送請求的流通量所需要的輔助（supplementary）鏈路。可以進行相關的頻譜條帶的掃描以確定輔助鏈路中的干擾等級。輔助鏈路例如可以藉由重新分配分量載波頻率或改變調變類型及/或順序等來被調整（如需要）。上述程序可以在單呼叫或對話延續時間期間被重複幾次。考慮到特定條件集合，上述頻譜掃描過程可能消耗大量能源及降低行動裝置活動性，或通話時間可能達到不可接受的水準。因此，快速且有效的寬頻頻譜掃描技術可以解決這些問題。
近年來，基於壓縮感知的寬頻掃描器已經成為學術界中非常熱門的研究話題。當大範圍的頻譜可以被搜尋並且沒有對頻譜佔用或寬頻信號的頻率支援的先驗知識（prior knowledge）時，這種類型的掃描器是很有用的。雖然壓縮感知（CS）掃描器的複雜性較高，但是其效率可以比那些依賴於頻譜佔用的類比頻道掃描器明顯更好。
然而，在一些商業頻寬（BW）聚合應用中，WTRU可以被限制為在寬範圍的頻率上散佈的有限數量的授權的以及未授權的頻帶。雖然總共的可用頻寬可能僅是幾百兆赫茲（MHz），但頻率的範圍例如可以從500 MHz擴展到6 GHz。當需要在整個寬範圍頻率上散佈的已知的中心頻率處搜尋一些分解的頻譜條帶時，典型的CS掃描器可能執行的不是很好。在這種情況中，最高頻率條帶或頻帶的最高邊緣以及不是感興趣的聚合頻寬或頻譜可以確定CS掃描器的複雜性。因此，期望設計一種用於這種商業頻寬聚合應用的CS掃描器。
表1示出了掃描器技術的概述。類比窄頻帶頻道掃描器的複雜性可以是被包括在表1中的三種類型中最低的。這種類型的掃描器可以對一次監控單一頻道或小頻譜條帶是有用的。如果需要監控寬範圍的頻率，單一頻道掃描器可以連續幾次被使用或很多頻道掃描器可以同時被使用。類比頻道掃描器消耗的能源可以被用作表1中的對比基線。
表1
帶通取樣可以被用於取樣位於0 HZ以上的中心頻率處的連續帶通信號。帶通取樣可以被認為是頻帶受限制的信號。帶通取樣可以使類比/數位轉換器（ADC）的取樣率降低到常規低通取樣所需的頻率之下。
第2A圖及第2B圖示出了單一信號的帶通取樣的示例。第2A圖示出了以fc=20MHz為中心、頻寬為B=5MHz的帶通信號。藉由使用fs=fc－B/2=17.5MHz17.5 MHz的取樣率，帶通信號可以被取樣及經由頻疊（aliasing）被向下轉換到2.5 MHz的中心頻率，如第2B圖所示。由於轉換後的帶通信號可以是實際信號，因此帶通信號的鏡像可以出現在-2.5 MHz的中心頻率處。第2A圖及第2B圖示出了存在將沒有頻譜重疊的特定取樣率。
多於兩個的帶通信號可以使用公共取樣率被向下轉換，然而，可以被同時向下轉換的信號越多，越難找到合適的公共取樣率。疊代法可用於基於帶通信號的較高及較低頻率集合來計算合適的取樣率。
當亞奈奎斯特（sub-Nyquist）速率取樣或壓縮感知技術被用於寬頻感知時，取樣率可以被減少並且功率消耗可以被降低。因此，接收器複雜性可以被降低。在感興趣的頻帶已知的情況下，對感興趣的特定頻帶進行濾波是可能的，這將有助於改進壓縮感知的性能。
第3圖示出了在信號的頻譜中人工稀疏的示例。在第3圖中，信號具有從直流（DC）或中頻（IF）所測量的W1 GHz的取樣頻寬、並且包括感興趣的子頻帶1, 2 … K-1, K。當使用前置濾波或頻譜遮蔽來濾出不感興趣的頻帶以使僅保留感興趣的頻帶（在此示例中，子頻帶1 …K）時，則人工稀疏可以在該頻譜上被創建。該稀疏的一些可以被認為是不期望的或“差”稀疏，如下面進一步討論的。
第4圖示出了在信號的頻譜中自然稀疏的示例。類似於第3圖，信號具有從直流（DC）或中頻（IF）所測量的W1 GHz的取樣頻寬、並且包括感興趣的子頻帶1, 2 … K-1, K。人工稀疏在DC或IF與子頻帶1之間被示出，以及在子頻帶的每一個鄰近對之間被示出，例如，在子頻帶1與2之間。此外，自然稀疏可以存在於感興趣的頻帶內部。對於每個感興趣的頻帶，可能存在一些導致稀疏的未使用的頻譜。示例如子頻帶2所示，其具有B MHz頻寬。子頻帶2包括以灰色陰影表示的佔用的頻譜以及以白色所示的稀疏。
越多的稀疏可以導致更好的壓縮比率，並因此導致較低的取樣率。然而，人工稀疏不一定導致接收器複雜性降低，使得在聚合取樣率中可能沒有實際節省。雖然稀疏可以降低取樣率及實現sub-Nyquist速率取樣，但一些人工稀疏（如第3圖中的示例所示）可以被認為是“差稀疏”，並且不會改進聚合取樣率。相反，其可能導致更高的功率消耗及引入附加的複雜性。只有自然稀疏或那些被認為是好的稀疏是有用的。為了增強壓縮感知及接收器結構以實現低複雜性及對於頻譜感知的高性能，可以利用移除差稀疏並且僅保留好稀疏的技術及方法，以使用壓縮感知進行頻譜掃描。
用於增強用於寬頻頻譜掃描的接收器及系統的可能的解決方案是利用壓縮感知。例如，參考第3圖，使用壓縮感知可以移除“差”稀疏同時保留對頻譜掃描是好的的其他稀疏。如上所述，可以存在不同種類的稀疏，也就是自然稀疏及人工稀疏。人工稀疏可以源於對感興趣的特定頻帶進行前置濾波，而自然稀疏可以源於頻譜資源的動態使用。上述類型的稀疏在壓縮感知接收器中被使用。在一個示例中，接收器結構可以使用頻譜移位來進行壓縮感知。在另一個示例中，接收器結構可以使用帶重組來進行壓縮感知。壓縮感知可以結合帶通取樣或直接轉換，或可以與常規下轉換技術一起被實施。這些方法的示例如下所述。這裏所描述的示例可以在信號頻譜上操作，使得信號可以在處理之前使用時間至頻域轉換器以從時域被轉換到頻域。時間至頻域轉換器的示例可以包括例如短時傅利葉變換（STFT）及離散傅立葉變換（DFT）。
壓縮感知的設計目標可以包括節省取樣功率、降低複雜性及減少總體功率消耗。接收器結構可以被開發以結合壓縮感知及帶通取樣兩者的優勢。由於壓縮感知可以減少來自Nyquist速率的取樣率並且帶通取樣技術可以進一步減少取樣率，帶通取樣可以被用於移除人工稀疏、並允許壓縮感知以之後與自然稀疏工作。如此，接收器可以從感知及取樣技術兩者中獲益，以實現較低的總體取樣率、較低的複雜性以及較低的功率消耗。
對頻譜的先驗知識可以被使用，以及半盲壓縮感知方法可以替代全盲壓縮感知方法被使用。頻譜移位及重組可以被使用，其可導致信號的取樣頻寬減少。由於減少的取樣頻寬，混合器速率的多折疊（multiple fold）降低是可實現的。這可以轉化為較低的功率消耗及功率節省。此外，減少的取樣頻寬可以減輕由於壓縮感知中的頻譜折疊而造成的雜訊折疊影響，其可以導致SNR顯著增強。
頻譜移位及帶重組的使用（包括分組和劃分方法）可以允許射頻（RF）分支被分為多個子集合。這可以賦能與每個RF分支子集合關聯的多個獨立的但較小的恢復引擎，其可以減少系統矩陣大小並減少用於信號恢復處理的矩陣維數。相應地，針對信號處理、基帶處理及整個接收器，可以實現較低的計算複雜性及硬體複雜性。帶分組和劃分可以產生偵測信號的有效信號聚合，該偵測信號從用於壓縮感知的多個平行的且較小維數的信號恢復引擎中接收。
第5圖示出了使用頻譜移位進行壓縮感知的示例方法500的流程圖。信號頻譜可以被濾波以產生包括感興趣的頻帶的信號頻譜的至少一部分（505）。該信號頻譜的至少一部分例如可以是頻譜塊或一個或多個頻譜段。該信號頻譜的至少一部分可以被移位到較低中心頻率（510）。較低中心頻率例如可以是DC或IF。用於壓縮感知的頻譜移位例如可以藉由對大頻譜條帶（即頻譜塊）進行移位或藉由按分段的方式（即一個或多個頻譜段）移位來完成。根據前者方法，包含感興趣的頻帶的整個塊可以被移位到DC或較低中心頻率，以進行壓縮感知。根據後者方法，頻譜可以被按分段移位，以進行壓縮感知。分段區塊可以將頻譜分成多個段。只有感興趣的分段可以被移位到DC或較低中心頻率以進行壓縮感知。壓縮感知被應用到移位後的信號頻譜的至少一部分（515）。對第5圖中所示的方法的進一步的細節及示例將在下面被描述。
頻譜移位的任何方法可以使用預先遮蔽或前置濾波來對包含感興趣的頻帶的頻譜塊及分段進行濾波。例如，帶通取樣、直接轉換或下轉換可以被用於執行頻譜移位。如果使用帶通取樣，唯一的取樣率可以被用於將整個塊移位到較低中心頻率。對於多於一個的感興趣的頻帶或子頻帶，公共取樣率可以被用於將多個分段或多個帶通信號移位到較低中心頻率。如果下轉換被用於整個塊，則可以使用單一混合器。對於具有兩個頻譜段的按分段方法，可以使用兩個混合器。更一般地，對於具有x個頻譜段的按分段方法，可以使用x個混合器。取樣率可以被減少到較低速率（如將在下面討論的第6圖中所示的示例）。然而，取樣功率可能不能被完全節省及可以被最佳化。取樣頻寬、取樣率、功率、稀疏以及SNR之間的權衡可以被執行。
根據示例方法，整個塊可以被移位到DC或較低頻率，以進行壓縮感知。第6圖示出了對存在稀疏的帶通信號的整個頻譜塊進行移位的示例。第6圖示出了帶通信號1…K，其中假設K個帶通信號中的任一者或每一者內具有稀疏。經由使用合適的取樣率，帶通信號可以被帶通取樣、並經由頻疊被向下轉換到較低中心頻率。K個帶通信號的整個組可以用一個唯一的取樣率來取樣、且接著可以由單一壓縮取樣接收器處理。
感興趣的頻譜可以首先被前置濾波，並且下轉換到較低頻率或DC，如第6圖所示。如此，從DC或低頻至感興趣的頻譜的最低頻率（在此示例中，子頻帶1的邊緣）的“差”稀疏可以被移除。之後，感興趣的頻譜可以被移位到DC或低頻，以準備壓縮感知處理。可以藉由原始頻率的下轉換來實現頻譜移位。頻譜移位接著得到的信號可以接著位於較低頻率或DC、並由壓縮感知接收器處理。與可能需要以大得多的頻寬W1 GHz取樣的其他壓縮感知方法相比，第6圖中的示例所示的基於頻譜移位的壓縮感知可以用更小的頻寬W2 GHz進行取樣。在很多情況中，頻寬W2可能比頻寬W1小得多。
第7圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器700的示例。原始信號x(t)可以藉由頻譜移位及重組區塊702被預處理及前置濾波，以對頻譜進行下轉換並將頻譜從高頻移位到低頻或DC，並且所得到的信號可以被濾波。前置濾波及低通濾波可以在頻譜移位及重組區塊702內部被執行。替代地，頻譜移位及重組區塊702的輸出可以例如由LPF（未示出）濾波。所得到的信號接著可以由一個或多個RF分支7031…m處理，其中第7圖中示出了m個分支。對於每個RF分支7031…m，所得到的信號可以首先由混合器7041…m混合。每個混合器7041…m可以使用隨機波形或可以使用由p1(t) , p2(t), …, pm(t)所表示的對應的偽隨機碼或序列。在信號混合之後，每個分支中所得到的信號由低通濾波器（LPF）或積分器7061…m濾波。每個LPF（或積分器）7061…m的輸出可以藉由例如類比到數位轉換器（ADC）之類的取樣裝置7081…m來取樣。取樣的信號y1, y2, …, ym接著可以被饋送到壓縮感知恢復引擎710，以偵測或恢復原始信號，並產生恢復信號X(f)。
假設感興趣的頻譜（例如，整個塊）位fL與fHHz之間，其中fL是感興趣的頻譜的最低頻率以及fH是感興趣的頻譜的最高頻率。針對感興趣的頻譜的取樣率可以在範圍內選擇，對於某一整數n，其中。最低取樣率可以使用最大可能的n來確定。
在另一示例中，按分段頻譜可以被移位以進行壓縮感知。頻譜可以被分成段。感興趣的分段可以被移位到DC或較低頻率，以進行壓縮感知。
第8圖示出了對存在稀疏的帶通信號進行按分段移位的示例。第8圖示出了帶通信號1…K，其中K個帶通信號中的每一者或任一者內具有稀疏。藉由使用合適的取樣率，帶通信號可以被帶通取樣、並藉由頻疊被向下轉換到較低中心頻率。K個帶通信號可以用K個唯一的取樣率來被取樣、並且接著由K個不同的壓縮CS接收器1…K處理。
如第8圖所示，頻譜可以被分成段。包含感興趣的頻帶的分段（即子頻帶1, 2, …, K-1, K中的任一者）可以被移位及下轉換到較低頻率或DC。包含感興趣的頻帶的每個分段可以被移位到較低頻率或DC、並由各自的壓縮感知接收器處理。例如，包含頻帶1的分段可以被移位及下轉換到較低頻率或DC、並由CS接收器1處理；包含頻帶2的分段可以被移位及下轉換到較低頻率或DC、並由CS接收器2處理等等。不包含任何感興趣的頻帶的分段可以不被移位及下轉換。他們可以不由壓縮感知接收器處理。如此，不僅可以移除從DC或較低頻率至最低分段的最低頻率的“差”稀疏，並且也可以移除在分段之間的附加“差”稀疏。例如，如第8圖所示，分段1可以具有頻寬W3 MHz，分段2可以具有頻寬W4 MHz，分段K-1可以具有頻寬W5 MHz以及分段K可以具有頻寬W6 MHz。在很多情況中，W3+ W4 +W5+ W6會比頻寬W2 GHz更小。這可以導致針對壓縮感知的更好的性能。
第9圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器900的示例，其中按分段移位被使用。輸入信號x(t)的每個頻譜段可以由對應的頻譜移位及帶重組區塊9021…L預處理及前置濾波。前置濾波及低通濾波可以在頻譜移位及重組區塊9021…L內被執行。每個頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出可以經過一個或多個RF分支9031…m。在另一個示例中，可以使用例如LPF（未示出）來濾波每個頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出，以及所得到的信號可以經過一個或多個RF分支9031…m。在第9圖的示例中，每個頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出通過兩個RF分支，但可以使用任何數量的分支。例如，RF分支數可以等於在每個頻譜段中感興趣的頻帶數。在每個RF分支9031…m中，信號可以由對應的混合器9041…m混合、由對應的低通濾波器9061…m濾波、以及由對應的取樣裝置9081…m取樣。取樣裝置9081…m的輸出可以被饋送到對應的恢復引擎9101…L以偵測或恢復原始信號X(f)。
對於每個頻譜移位及重組區塊9021…L，例如，可有兩個RF分支與其關聯，如第9圖的示例所示。第一個頻譜移位及重組區塊9021的輸出可以經過兩個RF分支9031,2。第m個頻譜移位及重組區塊902L的輸出可以經過另外兩個RF分支903m -1,m。每個混合器9041…m可以是使用隨機波形的混合器、或是使用由p1(t) , p2(t), …, pm(t)表示的偽隨機碼或序列的混合器。恢復引擎9101…Lr1…L的輸出接著可以被聚合以形成偵測的或恢復信號X(f)的完整集合。偵測的或恢復信號X(f)例如可以是頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。
假設第i個分段位於fLi與fHiHz之間，其中fLi是第i個分段的最低頻率以及fHi是第i個分段的最高頻率。針對第i個分段的取樣率可以在範圍內選擇，對於某一整數ni，其中。對於每個分段，公共取樣率可以是由其本身參數n確定的取樣率。例如，針對包含頻帶1的分段的公共取樣率由n1確定。針對包含頻帶2的分段的公共取樣率由n2確定。針對包含頻帶1的分段的公共取樣率可以根據fS1的範圍被適當的選擇，針對包含頻帶2的分段的公共取樣率可以根據fS2的範圍被適當的選擇等等。針對包含頻帶1, …, K的分段的公共取樣率可以根據fS1,...,fSK的公共範圍來選擇。公共取樣率可以是設計參數、並且可以根據設計需要及實施來被選擇。
根據另一示例，帶重組可以被用於壓縮感知。第10圖示出了使用帶重組進行壓縮感知的示例方法1000的流程圖。可以使用帶分組及/或帶劃分來處理信號頻譜以產生至少一組頻譜帶（1005）。可以存在一些帶重組的變型，例如，使用帶分組的帶重組、或使用帶劃分的帶重組。帶重組可以藉由帶通取樣來實現。
在每個組內，頻譜帶可以使用公共取樣率被前置濾波、帶通取樣以及向下轉換到較低頻率（1010）。經由使用合適的取樣率，多個頻帶的帶通信號可以被帶通取樣、並經由頻疊被向下轉換到較低中心頻率，以及所得到的信號可以例如使用LPF來濾波。帶通信號的整個組可以用公共及適當選擇的取樣率來取樣。公共取樣率可被選擇，例如使得多個頻帶的帶通信號經由合適且唯一的Nyquist區的使用來向下轉換，並且多個頻帶的帶通信號可以在較低中心頻率處彼此接近處結束。每個取樣的及轉換的頻譜帶組可以由單一對應的壓縮取樣接收器來處理（1015）。
第11圖示出了對存在稀疏的帶通信號進行帶重組的示例。第11圖示出了帶通信號1…K，其中K個帶通信號中的每一者內具有稀疏。經由使用合適的取樣率，帶通信號可以被帶通取樣、並經由頻疊被向下轉換到較低中心頻率（如第11圖所示）。K個帶通信號的整個組可以用公共及適當選擇的取樣率來取樣，並且轉換後的組接著可以由單一壓縮取樣接收器來處理。
如第11圖所示，所有感興趣的頻帶1,…,K可以被移位到較低頻率或DC、並且可以被前置濾波以及可以由單一壓縮感知接收器來處理。例如，如此，不僅可以移除從DC或較低頻率至最低頻帶（頻帶1）的最低頻率的“差”稀疏，並且也可以移除在頻帶之間的附加“差”稀疏。
第11圖中的信號可以例如由如第7圖所示的接收器之類的接收器處理。參考第7圖，所有頻帶的原始信號可以由頻譜移位及重組區塊702預處理及前置濾波，以對頻譜進行下轉換並將位於高頻的頻譜移位到低頻或DC。所得到的信號接著可以由一個或多個RF分支7031…m處理，其中每個分支可以包括混合器7041…m、LPF 7061…m、以及取樣裝置7081…m。取樣的信號y1, y2, …, ym接著可以被饋送到壓縮感知恢復引擎710，以偵測或恢復原始信號X(f)。偵測的或恢復信號X(f)例如可以是頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。
假設第i個頻帶位於fLi與fHiHz之間，其中fLi是第i個頻帶的最低頻率以及fHi是第i個頻帶的最高頻率。針對第i個頻帶的取樣率可以是，對於某一整數ni，其中。對於兩個頻帶，公共取樣率可以是由n1及n2確定的取樣率。公共取樣率可以根據fS1及fS2來選擇。對於K個頻帶，公共取樣率可以是由n1, n2…,以及nK確定的取樣率。公共取樣率可以根據fS1, fS2以及fsK來選擇。公共取樣率可以根據設計需要及實施來選擇。該方法可以被擴展到使用相同原理的任何數量的頻帶。
當針對多個信號使用帶通取樣時，找到一個導致在頻率轉換後不會有重疊的公共取樣頻率是有挑戰的。條件可能使得頻帶的轉換後的影像具有重疊，這不論選擇何種單一公共取樣頻率都不能避免，或者，如果公共取樣頻率被找到，則公共取樣頻率太高以至於沒有實際值。
第12圖示出了使用帶分組進行帶通信號的帶重組的示例。在一些情況中，轉換帶通信號組可以是執行帶通取樣的較容易或是唯一的方式。如第12圖所述，頻帶可以被排列成組1至L。在此示例中，每個組包括兩個感興趣的子頻帶，使得組1包括頻帶1及2，以及組L包括頻帶K-1及K。然而，每組可以包括任何數量的頻帶，其中在組中的頻帶數可以確定在CS接收器中使用的RF分支數。每個頻帶組1…L可以使用對應的取樣頻率被帶通取樣，以輸入到對應的CS接收器1…L。用於每組的取樣頻率可以不同。
轉換較小的帶通信號組可以是執行帶通取樣的較容易或是唯一的方式。頻帶的子集合可以使用一個公共取樣頻率（對頻帶的子集合是公共的）來被帶通取樣及重組，以輸入到對應的壓縮接收器。頻帶的另一個子集合可以使用不同的取樣頻率（對頻帶的第二子集合是公共的）被帶通取樣及重組，以輸入到另一個壓縮取樣接收器。
參考第12圖的示例，頻帶可以首先被分成組1…L。每個包含感興趣的頻帶的組可以被前置濾波並且被移位到較低頻率或DC，並且所得到的信號可以由CS接收器濾波及處理。例如，包含頻帶1及2的組1可以被前置濾波並且移位及下轉換到較低頻率或DC，所得到的信號可以由CS接收器1濾波及處理；包含頻帶K-1及K的組L可以被前置濾波並且被移位及下轉換到較低頻率或DC，所得到的信號可以由CS接收器L濾波及處理。如此，不僅可以移除從DC或較低頻率至最低組的最低頻率的“差”稀疏，並且也可以移除在組之間的附加“差”稀疏。例如，組1可以具有頻寬W3 MHz，以及組L可以具有頻寬W4 MHz。在很多情況中，在頻譜移位及重組接著合併的所有組的總頻寬（例如，W3+W4+…）要比移除組間間隙之後的W2 GHz小得多，且比移除“差”稀疏之後的原始頻寬W1 GHz小得多。這將導致針對壓縮感知的改進的性能。
第12圖中的信號可以例如由如第9圖所示的接收器之類的接收器處理。參考第9圖，包含頻帶1及2的組1可以首先由頻譜移位及重組區塊9021來預處理及前置濾波。類似地，包含頻帶K-1及K的頻帶組L可以由頻譜移位及重組區塊902L來預處理及前置濾波。頻譜移位及重組區塊9021可以導致頻帶1及2被移位到較低頻率。頻譜移位及重組區塊902L可以導致頻帶K-1及K被移位到較低頻率。頻帶1與2之間的間隙可不被移除。類似地，頻帶K-1與K之間的間隙可不被移除。頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出可以經過一個或多個RF分支9031…m，其中每個分支可以包括混合器9041…m、由LPF 9061…m進行濾波以及取樣裝置9081…m。
在此示例中，取樣裝置9081…m的輸出可以被按對饋送到恢復引擎9101…L以偵測或恢復原始信號X(f)。在第9圖的示例中，對於每個頻譜移位及重組區塊9021…L，可有兩個RF分支與其關聯。偵測的或恢復信號可以是頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。
假設第i個頻帶組位於fLi與fHiHz之間，其中fLi是第i個頻帶組的最低頻率以及fHi是第i個頻帶組的最高頻率。針對第i個頻帶組的取樣率可以是，對於某一整數ni, 其中。對於每個頻帶組，公共取樣率可以是由其對應的參數n確定的取樣率。例如，針對包含頻帶1及2的頻帶組的公共取樣率由n1確定。針對包含頻帶K-1及K的頻帶組的公共取樣率由nk確定。針對包含頻帶1及2的頻帶組的公共取樣率可以根據fS1的範圍來選擇，針對包含頻帶K-1及K的頻帶組的公共取樣率可以根據fS2的範圍來選擇等等。公共取樣率可以根據設計需要及實施來選擇。
第13圖示出了使用帶劃分進行帶通信號的帶重組的示例。第13圖示出了帶通信號1…K，其中K個帶通信號中的每一者內具有稀疏。經由使用合適的取樣率，帶通信號的子集合可以被取樣、並經由頻疊被向下轉換到較低中心頻率。K個帶通信號的子集合可以用L個唯一的取樣率來取樣、並且接著被轉發以由L個不同的CS接收器1…L進行進一步處理。K個帶通信號的每個子集合的公共取樣率可被選擇，以使K個帶通信號經由合適且唯一的Nyquist區的使用來進行下轉換，並且K個帶通信號可以在較低中心頻率處、在每個子集合內彼此接近處結束。
如第13圖所示，頻帶可以被指派到分區（partition）。每個分區可以包含一個或多個感興趣的頻帶。在每個分區中的頻帶可以被移位到較低頻率或DC、並且可以由對應的CS接收器處理。針對第13圖所示的示例，第一分區可以包含頻帶1及K，其被前置濾波、移位及下轉換到較低頻率或DC，所得到的信號由CS接收器1濾波及處理。例如，第二分區可以包含頻帶2及K-1，其被前置濾波、移位及下轉換到較低頻率或DC，所得到的信號由CS接收器L濾波及處理。如此，不僅可以移除從DC或較低頻率至最低頻帶的最低頻率的“差”稀疏，並且也可以移除在頻帶之間的附加“差”稀疏。例如，如第13圖所示，CS接收器1可以具有信號頻寬W3 MHz，以及CS接收器L可以具有信號頻寬W4 MHz。在很多情況中，在頻譜移位及重組之後，取樣頻寬W3 MHz或W4 MHz可以比移除頻譜間隙或組間稀疏、頻譜間隙或頻帶間稀疏（例如，移除頻帶1與K之間的間隙或稀疏，以及移除頻帶2與K-1之間的間隙或稀疏）之後的W2 GHz小得多。頻寬W3 MHz及W4 MHz也比移除“差”稀疏之後的原始頻寬W1 GHz小得多。這可以導致針對壓縮感知的更好的性能。
如第13圖所示，屬於包含頻帶1及K的分區的頻帶可以具有W3 MHz的頻寬，以及屬於包含頻帶2及K-1的分區的頻帶可以具有W4 MHz的頻寬。
第13圖中的信號可以例如由如第9圖所示的接收器之類的接收器處理。參考第9圖，包含頻帶1及K的第一分區可以由第一頻譜移位及帶重組區塊9021預處理及前置濾波。類似地，包含頻帶2及K-1的第L分區可以由頻譜移位及帶重組區塊902L預處理及前置濾波。頻譜移位及重組區塊9021可以導致頻帶1及K被移位並且被重組以與彼此鄰近。頻譜移位及重組區塊902L可以導致頻帶2及K-1被移位並且被重組以與彼此鄰近。頻帶1與K之間的間隙可被移除。類似地，頻帶2與K-1之間的間隙可被移除。頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出可以經過一個或多個RF分支9031…m，其中每個分支可以包括混合器9041…m、由LPF 9061…m濾波、以及取樣裝置9081…m。恢復引擎9101…L的輸出r1…L可以使用聚合引擎912被組合或聚合，以形成偵測的或恢復信號X(f)的完整集合。偵測的或恢復信號X(f)例如可以是頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。
假設第i個頻帶位於fLi與fHiHz之間，其中fLi是第i個頻帶的最低頻率以及fHi是第i個頻帶的最高頻率。針對第i個頻帶的取樣率是，對於某一整數ni, 其中。對於每個分區，公共取樣率可以是由對應頻帶的參數n確定的取樣率。例如，針對包含頻帶1及K的分區的公共取樣率可以由n1及nk確定。針對包含頻帶2及K-1的分區的公共取樣率可以由n2及nsK-1確定。針對包含頻帶1及K的分區的公共取樣率可以根據fs1及fsK來被選擇，針對包含頻帶2及K-1的分區的公共取樣率可以根據fs2及fsK-1來被選擇等等。公共取樣率可以根據設計需要及實施來被選擇。在有很多感興趣的頻帶的場景中，可以使用帶劃分方法。屬於相同分區的頻帶數可以被限制在兩個或三個，使得按照確定的公共取樣率進行帶通取樣的實施更簡單。
藉由使用上述方法，在第13圖的示例中的取樣頻寬可以被降低到W2、W3、或W4 MHz，其比原始取樣頻寬W1 GHz要小得多。例如，W1可以是6GHz，W2可以是1到2 GMz，以及W3或W4可以是50到300 MHz。
當執行帶重組時Z Hz的頻譜間隙可以被創建。Z Hz的頻譜間隙可以被預先設計，以使附加的頻譜稀疏被創建。Z Hz的頻譜間隙也可以被預先設計以使用於執行帶通取樣的公共取樣率可以被容易的找到。頻譜利用率可以被定義為佔用的頻譜X Hz除以用於感知的總頻譜，例如，W3 Hz或B1+B2+…+Bn+Z Hz。藉由適當增加Z值，可以使減少頻譜利用率並因此增加頻譜稀疏成為可能。為了不浪費頻譜及取樣功率，可以作出頻譜間隙、稀疏以及取樣減少之間的權衡。
第14圖示出了稀疏寬頻信號的示例。在此示例中，信號的頻譜支援可以不擴展到低於頻率值fMINHz或高於頻率值fMAXHz。換句話說，信號的支援可以被限制到範圍從fMIN到fMAX的頻帶，其中fMID= fMIN+ (fMAX－fMIN)/2。第15圖示出了利用同相/正交（IQ）向量解調的接收器結構1500的示例，其可以適用於接收第14圖中的信號。第15圖的示例接收器1500可以使用IQ向量解調器1502來將輸入信號x(t)的感興趣的信號頻帶向下移位到DC。IQ向量解調器1502本地振盪頻率、或射頻/本地振盪（RF/LO）頻率可以例如被設定為如第14圖所述的fMIDHz。參考第15圖，兩個調變寬頻轉換器（MWC）結構1504及1506接著可以在基帶處被使用。每個MWC結構1504及1506可以分別包括混合器1508I,1…I,m及1508Q,1…Q,m、LPF1510I,1…I,m及1510Q,1…Q,m、以及取樣器1512I,1…I,m及1512Q,1…Q,m（例如，A/D轉換器）。I路徑MWC的輸出yI,1[n]…yI,m[n]及Q路徑MWC的輸出yQ,1[n]…yQ,m[n]可以利用複合組合器1514被按對組合。複合組合器1514的輸出y1[n]…ym[n]接著可以被發送到資訊恢復引擎1516以產生恢復信號X(f)。第16圖示出了下轉換後的複合基帶頻譜的示例，其可以由第15圖的接收器1500產生。
第17圖示出了稀疏寬頻信號的另一示例。在此示例中，信號的頻譜支援可以被限制在兩個不同的頻帶。第一個頻帶可以從 RfMIN1HZ擴展到RfMAX1Hz，以及第二個頻帶可以從RfMIN2Hz擴展到RfMAX2Hz。
第18圖示出了接收器結構1800的另一示例，其可以適用於接收第17圖中所示的信號。第18圖的示例接收器1800可以使用帶通取樣器1801來重組來自RF的輸入信號x(t)的感興趣的信號頻帶到中頻，該中頻可以從DC擴展到IfMAX。帶通取樣器1801可以包括混合器1802及單音本地振盪器（LO）1804。LO頻率可以藉由帶通取樣方面的演算法來確定。帶通取樣器1801的輸出可以被發送到單一MWC結構1806，其可以包括混合器18081…n、LPF 18101…m、以及取樣器18121…m。混合器18081…n例如可以使用偽雜訊信號p1(t)…pm(t)，以及取樣器18121…m可以例如是A/D轉換器。MWC 1806的輸出y1[n]…ym[n]接著可以被發送到資訊恢復引擎1814，以產生恢復信號X(f)。第19圖示出了在基帶處重組的示例稀疏寬頻信號頻譜，其可源於在第18圖中的接收器中執行的重組。
一種在無線通信中使用的方法可以包括接收信號。該方法還可以包括將該信號轉換到頻域以產生信號頻譜。該方法還可以包括對該信號頻譜進行濾波以產生該信號頻譜的至少一部分。該信號頻譜的該至少一部分可以包括至少一感興趣的頻帶。該方法還可以包括將該信號頻譜的該至少一部分移位到較低中心頻率。該方法還可以包括對移位後的該信號頻譜的至少一部分應用壓縮感知以產生恢復信號。該信號頻譜的該至少一部分可以包括頻譜塊，該頻譜塊可以包括該至少一感興趣的頻帶。該信號頻譜的該至少一部分的移位可以包括對該頻譜塊進行移位。
該方法可以包括將該信號頻譜分成包括該至少一感興趣的頻帶的多個頻譜段。該信號頻譜的該至少一部分可以包括該多個頻譜段。該信號頻譜的該至少一部分的移位可以包括按分段移位該多個頻譜段中的每一個頻譜段。應用壓縮感知可以包括對該多個頻譜段中的每一個頻譜段單獨應用壓縮感知。該信號頻譜的該至少一部分的該移位可以包括對該信號頻譜的該至少一部分進行帶通取樣。該帶通取樣可以使用公共取樣率來對該多個頻譜段進行移位。該信號頻譜的該至少一部分的該移位可以包括對該信號頻譜的該至少一部分進行下轉換。該恢復信號可以是下列中的任一者：頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。對該信號頻譜進行濾波及對該信號頻譜的該至少一部分進行移位可以使用對信號頻譜的先驗知識。
一種在無線通信系統中使用的方法可以包括接收信號。該方法可以包括將該信號轉換到頻域以產生信號頻譜。該方法可以包括處理該信號頻譜以產生至少一組頻譜帶。該至少一組頻譜帶可以使用帶分組來被產生。該至少一組頻譜帶可以使用帶劃分來產生。針對每一組，頻譜帶可以被前置濾波。針對每一組，頻譜帶可以被帶通取樣。針對每一組，頻譜帶可以被轉換到較低頻率。針對每一組，可以使用公共取樣率。針對每一組，可以使用對應的壓縮取樣接收器及/或對應的恢復引擎來處理前置濾波、取樣及/或轉換後的頻譜帶。針對每一組，對應的壓縮取樣接收器可以具有對應於在該組中的頻譜帶數的多個射頻（RF）分支。
雖然在上文中描述了採用特定組合的特徵及元素，但是本領域中具有通常知識者將會瞭解，每一個特徵或元素既可以單獨使用，也可以與其他特徵及元素進行任何組合。此外，這裏描述的方法可以在引入到電腦可讀媒體中由電腦或處理器執行的電腦程式、軟體或韌體中實施。電腦可讀媒體的示例包括電信號（經由有線或無線連接來傳送）以及電腦可讀儲存媒體。電腦可讀儲存媒體的示例包括但不限於唯讀記憶體（ROM）、隨機存取記憶體（RAM）、暫存器、快取記憶體、半導體儲存裝置、諸如內部硬碟及可移式磁片之類的磁性媒體、磁光媒體、以及諸如CD-ROM碟片及數位多功能光碟（DVD）之類的光學媒體。與軟體相關聯的處理器可以用於實施在WTRU、UE、終端、基地台、RNC或任何主電腦中使用的射頻收發器。
如第1A圖所示，通信系統100可以包括無線傳輸/接收單元（WTRU）102a、102b、102c、102d、無線電存取網路（RAN）104、核心網路106、公共交換電話網路（PSTN）108、網際網路110以及其他網路112，然而應該瞭解，所揭露的實施方式考慮到了任何數量的WTRU、基地台、網路及/或網路元件。WTRU 102a、102b、102c、102d中的每一個可以是被配置以在無線環境中操作及/或通信的任何類型的裝置。例如，WTRU 102a、102b、102c、102d可以被配置以傳送及/或接收無線信號、並且可以包括用戶設備（UE）、行動站、固定或行動用戶單元、呼叫器、蜂巢電話、個人數位助理（PDA）、智慧型電話、膝上型電腦、隨身型易網機、個人電腦、無線感知器、消費類電子裝置等等。
通信系統100還可以包括基地台114a及基地台114b。基地台114a、114b中的每一個可以是被配置以與WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一者無線對接來促成針對諸如核心網路106、網際網路110及/或網路112之類的一個或多個通信網路的存取的任何類型的裝置。例如，基地台114a、114b可以是基地收發站（BTS）、節點B、e節點B、家用節點B、家用e節點B、站點控制器、存取點（AP）、無線路由器等等。雖然基地台114a、114b都被各自描述為是單一元件，然而應該瞭解，基地台114a、114b可以包括任何數量的互連基地台及/或網路元件。
基地台114a可以是RAN 104的一部分，該RAN 104還可以包括其他基地台及/或網路元件（未顯示），例如基地台控制器（BSC）、無線電網路控制器（RNC）、中繼節點等等。基地台114a及/或基地台114b可以被配置以在被稱為胞元（未示出）的特定地理區域內傳送及/或接收無線信號。胞元可以進一步被分成胞元扇區。例如，與基地台114a相關聯的胞元可以被分成三個扇區。因此，在一個實施方式中，基地台114a可以包括三個收發器，也就是說，每一個收發器對應於胞元的一個扇區。在另一個實施方式中，基地台114a可以使用多輸入多輸出（MIMO）技術，由此可以針對胞元的每個扇區使用多個收發器。
基地台114a、114b可以經由空中介面116來與WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者進行通信，其中該空中介面116可以是任何合適的無線通信鏈路（例如射頻（RF）、微波、紅外（IR）、紫外（UV）、可見光等等）。空中介面116可以採用任何合適的無線電存取技術（RAT）來建立。
更具體地說，如上所述，通信系統100可以是多重存取系統、並且可以使用一種或多種頻道存取方案，如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等等。舉例來說，RAN 104中的基地台114a及WTRU 102a、102b、102c可以實施諸如通用行動電信系統（UMTS）陸地無線電存取（UTRA）之類的無線電技術，其中該無線電技術可以使用寬頻CDMA（WCDMA）來建立空中介面116。WCDMA可以包括如高速封包存取（HSPA）及/或演進型HSPA（HSPA+）之類的通信協定。HSPA可以包括高速下鏈封包存取（HSDPA）及/或高速上鏈封包存取（HSUPA）。
在另一個實施方式中，基地台114a及WTRU 102a、102b、102c可以實施諸如演進型UMTS陸地無線電存取（E-UTRA）之類的無線電技術，該無線電技術可以使用長期演進（LTE）及/或高級LTE（LTE-A）來建立空中介面116。
在其他實施方式中，基地台114a及WTRU 102a、102b、102c可以實施諸如IEEE 802.16（即，全球互通微波存取（WiMAX））、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、臨時標準2000（IS-2000）、臨時標準95（IS-95）、臨時標準856（IS-856）、全球行動通信系統（GSM）、用於GSM演進的增強型資料速率（EDGE）、GSM EDGE（GERAN）等之類的無線電技術。
第1A圖中的基地台114b可以是無線路由器、家用節點B、家用e節點B或存取點、並且可以使用任何合適的RAT來促成例如營業場所、住宅、車輛、校園等等的局部區域中的無線連接。在一個實施方式中，基地台114b及WTRU 102c、102d可以實施諸如IEEE 802.11之類的無線電技術來建立無線區域網路（WLAN）。在另一個實施方式中，基地台114b及WTRU 102c、102d可以實施諸如IEEE 802.15之類的無線電技術來建立無線個人區域網路（WPAN）。在再一個實施方式中，基地台114b及WTRU 102c、102d可以使用基於蜂巢的RAT（例如WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A等等）來建立微微胞元或毫微微胞元。如第1A圖所示，基地台114b可以具有對網際網路110的直接連接。由此，基地台114b可以不必需要經由核心網路106來存取網際網路110。
RAN 104可以與核心網路106通信，該核心網路106可以是被配置以向WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者提供語音、資料、應用及/或網際網路協定語音（VoIP）服務的任何類型的網路。例如，核心網路106可以提供呼叫控制、記帳服務、基於移動位置的服務、預付費呼叫、網際網路連接、視訊分配等等、及/或執行高階安全功能，例如用戶認證。雖然在第1A圖中未顯示，但是應該瞭解，RAN 104及/或核心網路106可以直接或間接地及其他那些使用與RAN 104相同的RAT或不同RAT的RAN進行通信。例如，除了與可以使用E-UTRA無線電技術的RAN 104相連之外，核心網路106還可以與另一個使用GSM無線電技術的RAN（未示出）通信。
核心網路106還可以充當WTRU 102a、102b、102c、102d存取PSTN 108、網際網路110及/或其他網路112的閘道。PSTN 108可以包括提供簡易老式電話服務（POTS）的電路交換電話網路。網際網路110可以包括使用公共通信協定的全球性互連電腦網路裝置系統，該公共通信協定可以是TCP/IP網際網路協定族中的傳輸控制協定（TCP）、用戶資料報協定（UDP）及網際網路協定（IP）。網路112可以包括由其他服務供應者擁有及/或操作的有線或無線通信網路。例如，網路112可以包括與一個或多個RAN相連的另一個核心網路，其中該一個或多個RAN可以使用與RAN 104相同的RAT或不同的RAT。
通信系統100中的WTRU 102a、102b、102c、102d的一些或全部可以包括多模能力，即，WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括用於經由不同無線鏈路以與不同無線網路進行通信的多個收發器。例如，第1A圖所示的WTRU 102c可以被配置以與使用基於蜂巢的無線電技術的基地台114a通信、以及與可以使用IEEE 802無線電技術的基地台114b通信。
第1B圖是示例WTRU 102的系統圖。如第1B圖所示，WTRU 102可以包括處理器118、收發器120、傳輸/接收元件122、揚聲器/麥克風124、鍵盤126、顯示器/觸控板128、不可移式記憶體130、可移式記憶體132、電源134、全球定位系統（GPS）晶片組136以及其他週邊裝置138。應該瞭解的是，在保持符合實施方式的同時，WTRU 102可以包括前述元件的任何子組合。
處理器118可以是通用處理器、專用處理器、常規處理器、數位信號處理器（DSP）、多個微處理器、與DSP核心關聯的一或多個微處理器、控制器、微控制器、專用積體電路（ASIC）、現場可編程閘陣列（FPGA）電路、其他任何類型的積體電路（IC）、狀態機等等。處理器118可以執行信號編碼、資料處理、功率控制、輸入/輸出處理及/或其他任何能使WTRU 102在無線環境中操作的功能。處理器118可以耦合至收發器120，收發器120可以耦合至傳輸/接收元件122。雖然第1B圖將處理器118及收發器120描述為是獨立元件，但是應該瞭解，處理器118及收發器120可以一起被集成在電子封裝或晶片中。
傳輸/接收元件122可以被配置以經由空中介面116來傳送信號到基地台（例如基地台114a）、或從基地台（例如基地台114a）接收信號。例如，在一個實施方式中，傳輸/接收元件122可以是被配置以傳送及/或接收RF信號的天線。在另一個實施方式中，舉例來說，傳輸/接收元件122可以是被配置以傳送及/或接收IR、UV或可見光信號的發射器/偵測器。在再一個實施方式中，傳輸/接收元件122可以被配置以傳送及接收RF及光信號兩者。應該瞭解的是，傳輸/接收元件122可以被配置以傳送及/或接收無線信號的任何組合。
此外，雖然在第1B圖中將傳輸/接收元件122描述為是單一元件，但是WTRU 102可以包括任何數量的傳輸/接收元件122。更具體地說，WTRU 102可以使用MIMO技術。因此，在一個實施方式中，WTRU 102可以包括用於經由空中介面116來傳送及接收無線信號的兩個或更多個傳輸/接收元件122（例如多個天線）。
收發器120可以被配置以對傳輸/接收元件122將要傳送的信號進行調變、以及對傳輸/接收元件122接收的信號進行解調。如上所述，WTRU 102可以具有多模能力。因此，收發器120可以包括使WTRU 102能夠經由諸如UTRA及IEEE 802.11之類的多種RAT來進行通信的多個收發器。
WTRU 102的處理器118可以耦合至揚聲器/麥克風124、鍵盤126及/或顯示器/觸控板128（例如液晶顯示器（LCD）顯示單元或有機發光二極體（OLED）顯示單元）、並且可以接收來自這些元件的用戶輸入資料。處理器118還可以向揚聲器/麥克風124、鍵盤126及/或顯示器/觸控板128輸出用戶資料。此外，處理器118可以從任何類型的合適的記憶體（例如不可移式記憶體130及/或可移式記憶體132）中存取資訊、以及將資料存入這些記憶體。所述不可移式記憶體130可以包括隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、硬碟或是其他任何類型的記憶儲存裝置。可移式記憶體132可以包括用戶身份模組（SIM）卡、記憶條、安全數位（SD）記憶卡等等。在其他實施方式中，處理器118可以從實體上不位於WTRU 102（例如，可以位於伺服器或家用電腦（未示出）上）的記憶體存取資訊、以及將資料存入該記憶體。
處理器118可以接收來自電源134的電力、並且可以被配置以分配及/或控制至WTRU 102中的其他元件的電力。電源134可以是為WTRU 102供電的任何合適的裝置。舉例來說，電源134可以包括一個或多個乾電池組（如鎳鎘（Ni-Cd）、鎳鋅（Ni-Zn）、鎳氫（NiMH）、鋰離子（Li-ion）等等）、太陽能電池、燃料電池等等。
處理器118還可以耦合至GPS晶片組136，該晶片組136可以被配置以提供與WTRU 102的目前位置相關的位置資訊（例如經度及緯度）。作為來自GPS晶片組136的資訊的補充或替代，WTRU 102可以經由空中介面116以接收來自基地台（例如基地台114a、114b）的位置資訊、及/或根據從兩個或更多個附近基地台接收到的信號的時序來確定其位置。應該瞭解的是，在保持符合實施方式的同時，WTRU 102可以用任何合適的位置確定方法來獲取位置資訊。
處理器118還可以耦合到其他週邊裝置138，該週邊裝置138可以包括提供附加特徵、功能及/或有線或無線連接的一個或多個軟體及/或硬體模組。例如，週邊裝置138可以包括加速度計、電子指南針、衛星收發器、數位相機（用於照片或視訊）、通用串列匯流排（USB）埠、振動裝置、電視收發器、免持耳機、藍芽R模組、調頻（FM）無線電單元、數位音樂播放器、媒體播放器、視訊遊戲機模組、網際網路瀏覽器等等。
第1C圖是根據一個實施方式的RAN 104及核心網路106的系統圖。如上所述，RAN 104可以使用E-UTRA無線電技術以經由空中介面116來與WTRU 102a、102b、102c進行通信。該RAN 104還可以與核心網路106通信。
RAN 104可以包括e節點B 140a、140b、140c，但是應該理解，在保持與實施方式相符的同時，RAN 104可以包括任何數量的e節點B。e節點B 140a、140b、140c中的每一個都可以包括一個或多個收發器，以便經由空中介面116來與WTRU 102a、102b、102c進行通信。在一個實施方式中，e節點B 140a、140b、140c可以實施MIMO技術。因此，舉例來說，e節點B 140a可以使用多個天線來向WTRU 102a傳送無線信號、以及接收來自WTRU 102a的無線信號。
e節點B 140a、140b、140c中的每一個都可以與特定的胞元（未顯示）相關聯、並且可以被配置以處理無線電資源管理決策、切換決策、上鏈及/或下鏈中的用戶排程等等。如第1C圖所示，e節點B 140a、140b、140c可以經由X2介面來彼此進行通信。
第1C圖所示的核心網路106可以包括移動性管理閘道（MME）142、服務閘道144以及封包資料網路（PDN）閘道146。雖然前述的每一個元件都被描述為是核心網路106的一部分，但是應該瞭解，這些元件中的任一者都可以由核心網路操作者以外的實體擁有及/或操作。
MME 142可以經由S1介面來與RAN 104中的每一個e節點B 140a、140b、140c相連、並且可以充當控制節點。例如，MME 142可以負責認證WTRU 102a、102b、102c的用戶、承載啟動/停用，在WTRU 102a、102b、102c的初始連結期間選擇特定的服務閘道等等。MME 142還可以提供控制平面功能，以便在RAN 104與使用了諸如GSM或WCDMA之類的其他無線電技術的其他RAN（未示出）之間進行切換。
服務閘道144可以經由S1介面以與RAN 104中的每一個e節點B 140a、140b、140c相連。該服務閘道144通常可以路由及轉發用戶資料封包至WTRU 102a、102b、102c/來自WTRU 102a、102b、102c的用戶資料封包。該服務閘道144還可以執行其他功能，例如在e節點B間的切換期間錨定用戶面，在下鏈資料可供WTRU 102a、102b、102c使用時觸發傳呼、管理及儲存WTRU 102a、102b、102c的上下文等等。
服務閘道144還可以連接到PDN閘道146，該PDN閘道146可以為WTRU 102a、102b、102c提供對諸如網際網路110之類的封包交換網路的存取，以便促成WTRU 102a、102b、102c與賦能IP的裝置之間的通信。
核心網路106可以促成與其他網路的通信。例如，核心網路106可以為WTRU 102a、102b、102c提供對諸如PSTN 108之類的電路交換網路的存取，以便促成WTRU 102a、102b、102c與傳統陸線通信裝置之間的通信。例如，核心網路106可以包括IP閘道（例如IP多媒體子系統（IMS）伺服器）或與之通信，其中該IP閘道充當核心網路106與PSTN 108之間的介面。此外，核心網路106可以為WTRU 102a、102b、102c提供對網路112的存取，該網路112可以包括由其他服務供應者擁有及/或操作的其他有線或無線網路。
認知通信及動態頻譜管理可以包括未利用的頻譜的發現。在一個示例中，在授權頻帶中的單分量載波可以被利用以建立主鏈路。可以進行大頻譜條帶（swath）的掃描以識別在授權的或未授權的頻帶中的未利用的頻譜。來自授權的以及未授權的頻帶的附加分量載波可以被聚合以建立遞送請求的流通量所需要的輔助（supplementary）鏈路。可以進行相關的頻譜條帶的掃描以確定輔助鏈路中的干擾等級。輔助鏈路例如可以藉由重新分配分量載波頻率或改變調變類型及/或順序等來被調整（如需要）。上述程序可以在單呼叫或對話延續時間期間被重複幾次。考慮到特定條件集合，上述頻譜掃描過程可能消耗大量能源及降低行動裝置活動性，或通話時間可能達到不可接受的水準。因此，快速且有效的寬頻頻譜掃描技術可以解決這些問題。
近年來，基於壓縮感知的寬頻掃描器已經成為學術界中非常熱門的研究話題。當大範圍的頻譜可以被搜尋並且沒有對頻譜佔用或寬頻信號的頻率支援的先驗知識（prior knowledge）時，這種類型的掃描器是很有用的。雖然壓縮感知（CS）掃描器的複雜性較高，但是其效率可以比那些依賴於頻譜佔用的類比頻道掃描器明顯更好。
然而，在一些商業頻寬（BW）聚合應用中，WTRU可以被限制為在寬範圍的頻率上散佈的有限數量的授權的以及未授權的頻帶。雖然總共的可用頻寬可能僅是幾百兆赫茲（MHz），但頻率的範圍例如可以從500 MHz擴展到6 GHz。當需要在整個寬範圍頻率上散佈的已知的中心頻率處搜尋一些分解的頻譜條帶時，典型的CS掃描器可能執行的不是很好。在這種情況中，最高頻率條帶或頻帶的最高邊緣以及不是感興趣的聚合頻寬或頻譜可以確定CS掃描器的複雜性。因此，期望設計一種用於這種商業頻寬聚合應用的CS掃描器。
表1示出了掃描器技術的概述。類比窄頻帶頻道掃描器的複雜性可以是被包括在表1中的三種類型中最低的。這種類型的掃描器可以對一次監控單一頻道或小頻譜條帶是有用的。如果需要監控寬範圍的頻率，單一頻道掃描器可以連續幾次被使用或很多頻道掃描器可以同時被使用。類比頻道掃描器消耗的能源可以被用作表1中的對比基線。
表1
帶通取樣可以被用於取樣位於0 HZ以上的中心頻率處的連續帶通信號。帶通取樣可以被認為是頻帶受限制的信號。帶通取樣可以使類比/數位轉換器（ADC）的取樣率降低到常規低通取樣所需的頻率之下。
第2A圖及第2B圖示出了單一信號的帶通取樣的示例。第2A圖示出了以fc=20MHz為中心、頻寬為B=5MHz的帶通信號。藉由使用fs=fc－B/2=17.5MHz17.5 MHz的取樣率，帶通信號可以被取樣及經由頻疊（aliasing）被向下轉換到2.5 MHz的中心頻率，如第2B圖所示。由於轉換後的帶通信號可以是實際信號，因此帶通信號的鏡像可以出現在-2.5 MHz的中心頻率處。第2A圖及第2B圖示出了存在將沒有頻譜重疊的特定取樣率。
多於兩個的帶通信號可以使用公共取樣率被向下轉換，然而，可以被同時向下轉換的信號越多，越難找到合適的公共取樣率。疊代法可用於基於帶通信號的較高及較低頻率集合來計算合適的取樣率。
當亞奈奎斯特（sub-Nyquist）速率取樣或壓縮感知技術被用於寬頻感知時，取樣率可以被減少並且功率消耗可以被降低。因此，接收器複雜性可以被降低。在感興趣的頻帶已知的情況下，對感興趣的特定頻帶進行濾波是可能的，這將有助於改進壓縮感知的性能。
第3圖示出了在信號的頻譜中人工稀疏的示例。在第3圖中，信號具有從直流（DC）或中頻（IF）所測量的W1 GHz的取樣頻寬、並且包括感興趣的子頻帶1, 2 … K-1, K。當使用前置濾波或頻譜遮蔽來濾出不感興趣的頻帶以使僅保留感興趣的頻帶（在此示例中，子頻帶1 …K）時，則人工稀疏可以在該頻譜上被創建。該稀疏的一些可以被認為是不期望的或“差”稀疏，如下面進一步討論的。
第4圖示出了在信號的頻譜中自然稀疏的示例。類似於第3圖，信號具有從直流（DC）或中頻（IF）所測量的W1 GHz的取樣頻寬、並且包括感興趣的子頻帶1, 2 … K-1, K。人工稀疏在DC或IF與子頻帶1之間被示出，以及在子頻帶的每一個鄰近對之間被示出，例如，在子頻帶1與2之間。此外，自然稀疏可以存在於感興趣的頻帶內部。對於每個感興趣的頻帶，可能存在一些導致稀疏的未使用的頻譜。示例如子頻帶2所示，其具有B MHz頻寬。子頻帶2包括以灰色陰影表示的佔用的頻譜以及以白色所示的稀疏。
越多的稀疏可以導致更好的壓縮比率，並因此導致較低的取樣率。然而，人工稀疏不一定導致接收器複雜性降低，使得在聚合取樣率中可能沒有實際節省。雖然稀疏可以降低取樣率及實現sub-Nyquist速率取樣，但一些人工稀疏（如第3圖中的示例所示）可以被認為是“差稀疏”，並且不會改進聚合取樣率。相反，其可能導致更高的功率消耗及引入附加的複雜性。只有自然稀疏或那些被認為是好的稀疏是有用的。為了增強壓縮感知及接收器結構以實現低複雜性及對於頻譜感知的高性能，可以利用移除差稀疏並且僅保留好稀疏的技術及方法，以使用壓縮感知進行頻譜掃描。
用於增強用於寬頻頻譜掃描的接收器及系統的可能的解決方案是利用壓縮感知。例如，參考第3圖，使用壓縮感知可以移除“差”稀疏同時保留對頻譜掃描是好的的其他稀疏。如上所述，可以存在不同種類的稀疏，也就是自然稀疏及人工稀疏。人工稀疏可以源於對感興趣的特定頻帶進行前置濾波，而自然稀疏可以源於頻譜資源的動態使用。上述類型的稀疏在壓縮感知接收器中被使用。在一個示例中，接收器結構可以使用頻譜移位來進行壓縮感知。在另一個示例中，接收器結構可以使用帶重組來進行壓縮感知。壓縮感知可以結合帶通取樣或直接轉換，或可以與常規下轉換技術一起被實施。這些方法的示例如下所述。這裏所描述的示例可以在信號頻譜上操作，使得信號可以在處理之前使用時間至頻域轉換器以從時域被轉換到頻域。時間至頻域轉換器的示例可以包括例如短時傅利葉變換（STFT）及離散傅立葉變換（DFT）。
壓縮感知的設計目標可以包括節省取樣功率、降低複雜性及減少總體功率消耗。接收器結構可以被開發以結合壓縮感知及帶通取樣兩者的優勢。由於壓縮感知可以減少來自Nyquist速率的取樣率並且帶通取樣技術可以進一步減少取樣率，帶通取樣可以被用於移除人工稀疏、並允許壓縮感知以之後與自然稀疏工作。如此，接收器可以從感知及取樣技術兩者中獲益，以實現較低的總體取樣率、較低的複雜性以及較低的功率消耗。
對頻譜的先驗知識可以被使用，以及半盲壓縮感知方法可以替代全盲壓縮感知方法被使用。頻譜移位及重組可以被使用，其可導致信號的取樣頻寬減少。由於減少的取樣頻寬，混合器速率的多折疊（multiple fold）降低是可實現的。這可以轉化為較低的功率消耗及功率節省。此外，減少的取樣頻寬可以減輕由於壓縮感知中的頻譜折疊而造成的雜訊折疊影響，其可以導致SNR顯著增強。
頻譜移位及帶重組的使用（包括分組和劃分方法）可以允許射頻（RF）分支被分為多個子集合。這可以賦能與每個RF分支子集合關聯的多個獨立的但較小的恢復引擎，其可以減少系統矩陣大小並減少用於信號恢復處理的矩陣維數。相應地，針對信號處理、基帶處理及整個接收器，可以實現較低的計算複雜性及硬體複雜性。帶分組和劃分可以產生偵測信號的有效信號聚合，該偵測信號從用於壓縮感知的多個平行的且較小維數的信號恢復引擎中接收。
第5圖示出了使用頻譜移位進行壓縮感知的示例方法500的流程圖。信號頻譜可以被濾波以產生包括感興趣的頻帶的信號頻譜的至少一部分（505）。該信號頻譜的至少一部分例如可以是頻譜塊或一個或多個頻譜段。該信號頻譜的至少一部分可以被移位到較低中心頻率（510）。較低中心頻率例如可以是DC或IF。用於壓縮感知的頻譜移位例如可以藉由對大頻譜條帶（即頻譜塊）進行移位或藉由按分段的方式（即一個或多個頻譜段）移位來完成。根據前者方法，包含感興趣的頻帶的整個塊可以被移位到DC或較低中心頻率，以進行壓縮感知。根據後者方法，頻譜可以被按分段移位，以進行壓縮感知。分段區塊可以將頻譜分成多個段。只有感興趣的分段可以被移位到DC或較低中心頻率以進行壓縮感知。壓縮感知被應用到移位後的信號頻譜的至少一部分（515）。對第5圖中所示的方法的進一步的細節及示例將在下面被描述。
頻譜移位的任何方法可以使用預先遮蔽或前置濾波來對包含感興趣的頻帶的頻譜塊及分段進行濾波。例如，帶通取樣、直接轉換或下轉換可以被用於執行頻譜移位。如果使用帶通取樣，唯一的取樣率可以被用於將整個塊移位到較低中心頻率。對於多於一個的感興趣的頻帶或子頻帶，公共取樣率可以被用於將多個分段或多個帶通信號移位到較低中心頻率。如果下轉換被用於整個塊，則可以使用單一混合器。對於具有兩個頻譜段的按分段方法，可以使用兩個混合器。更一般地，對於具有x個頻譜段的按分段方法，可以使用x個混合器。取樣率可以被減少到較低速率（如將在下面討論的第6圖中所示的示例）。然而，取樣功率可能不能被完全節省及可以被最佳化。取樣頻寬、取樣率、功率、稀疏以及SNR之間的權衡可以被執行。
根據示例方法，整個塊可以被移位到DC或較低頻率，以進行壓縮感知。第6圖示出了對存在稀疏的帶通信號的整個頻譜塊進行移位的示例。第6圖示出了帶通信號1…K，其中假設K個帶通信號中的任一者或每一者內具有稀疏。經由使用合適的取樣率，帶通信號可以被帶通取樣、並經由頻疊被向下轉換到較低中心頻率。K個帶通信號的整個組可以用一個唯一的取樣率來取樣、且接著可以由單一壓縮取樣接收器處理。
感興趣的頻譜可以首先被前置濾波，並且下轉換到較低頻率或DC，如第6圖所示。如此，從DC或低頻至感興趣的頻譜的最低頻率（在此示例中，子頻帶1的邊緣）的“差”稀疏可以被移除。之後，感興趣的頻譜可以被移位到DC或低頻，以準備壓縮感知處理。可以藉由原始頻率的下轉換來實現頻譜移位。頻譜移位接著得到的信號可以接著位於較低頻率或DC、並由壓縮感知接收器處理。與可能需要以大得多的頻寬W1 GHz取樣的其他壓縮感知方法相比，第6圖中的示例所示的基於頻譜移位的壓縮感知可以用更小的頻寬W2 GHz進行取樣。在很多情況中，頻寬W2可能比頻寬W1小得多。
第7圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器700的示例。原始信號x(t)可以藉由頻譜移位及重組區塊702被預處理及前置濾波，以對頻譜進行下轉換並將頻譜從高頻移位到低頻或DC，並且所得到的信號可以被濾波。前置濾波及低通濾波可以在頻譜移位及重組區塊702內部被執行。替代地，頻譜移位及重組區塊702的輸出可以例如由LPF（未示出）濾波。所得到的信號接著可以由一個或多個RF分支7031…m處理，其中第7圖中示出了m個分支。對於每個RF分支7031…m，所得到的信號可以首先由混合器7041…m混合。每個混合器7041…m可以使用隨機波形或可以使用由p1(t) , p2(t), …, pm(t)所表示的對應的偽隨機碼或序列。在信號混合之後，每個分支中所得到的信號由低通濾波器（LPF）或積分器7061…m濾波。每個LPF（或積分器）7061…m的輸出可以藉由例如類比到數位轉換器（ADC）之類的取樣裝置7081…m來取樣。取樣的信號y1, y2, …, ym接著可以被饋送到壓縮感知恢復引擎710，以偵測或恢復原始信號，並產生恢復信號X(f)。
假設感興趣的頻譜（例如，整個塊）位fL與fHHz之間，其中fL是感興趣的頻譜的最低頻率以及fH是感興趣的頻譜的最高頻率。針對感興趣的頻譜的取樣率可以在範圍內選擇，對於某一整數n，其中。最低取樣率可以使用最大可能的n來確定。
在另一示例中，按分段頻譜可以被移位以進行壓縮感知。頻譜可以被分成段。感興趣的分段可以被移位到DC或較低頻率，以進行壓縮感知。
第8圖示出了對存在稀疏的帶通信號進行按分段移位的示例。第8圖示出了帶通信號1…K，其中K個帶通信號中的每一者或任一者內具有稀疏。藉由使用合適的取樣率，帶通信號可以被帶通取樣、並藉由頻疊被向下轉換到較低中心頻率。K個帶通信號可以用K個唯一的取樣率來被取樣、並且接著由K個不同的壓縮CS接收器1…K處理。
如第8圖所示，頻譜可以被分成段。包含感興趣的頻帶的分段（即子頻帶1, 2, …, K-1, K中的任一者）可以被移位及下轉換到較低頻率或DC。包含感興趣的頻帶的每個分段可以被移位到較低頻率或DC、並由各自的壓縮感知接收器處理。例如，包含頻帶1的分段可以被移位及下轉換到較低頻率或DC、並由CS接收器1處理；包含頻帶2的分段可以被移位及下轉換到較低頻率或DC、並由CS接收器2處理等等。不包含任何感興趣的頻帶的分段可以不被移位及下轉換。他們可以不由壓縮感知接收器處理。如此，不僅可以移除從DC或較低頻率至最低分段的最低頻率的“差”稀疏，並且也可以移除在分段之間的附加“差”稀疏。例如，如第8圖所示，分段1可以具有頻寬W3 MHz，分段2可以具有頻寬W4 MHz，分段K-1可以具有頻寬W5 MHz以及分段K可以具有頻寬W6 MHz。在很多情況中，W3+ W4 +W5+ W6會比頻寬W2 GHz更小。這可以導致針對壓縮感知的更好的性能。
第9圖示出了被配置以藉由使用頻譜移位來執行壓縮感知的接收器900的示例，其中按分段移位被使用。輸入信號x(t)的每個頻譜段可以由對應的頻譜移位及帶重組區塊9021…L預處理及前置濾波。前置濾波及低通濾波可以在頻譜移位及重組區塊9021…L內被執行。每個頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出可以經過一個或多個RF分支9031…m。在另一個示例中，可以使用例如LPF（未示出）來濾波每個頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出，以及所得到的信號可以經過一個或多個RF分支9031…m。在第9圖的示例中，每個頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出通過兩個RF分支，但可以使用任何數量的分支。例如，RF分支數可以等於在每個頻譜段中感興趣的頻帶數。在每個RF分支9031…m中，信號可以由對應的混合器9041…m混合、由對應的低通濾波器9061…m濾波、以及由對應的取樣裝置9081…m取樣。取樣裝置9081…m的輸出可以被饋送到對應的恢復引擎9101…L以偵測或恢復原始信號X(f)。
對於每個頻譜移位及重組區塊9021…L，例如，可有兩個RF分支與其關聯，如第9圖的示例所示。第一個頻譜移位及重組區塊9021的輸出可以經過兩個RF分支9031,2。第m個頻譜移位及重組區塊902L的輸出可以經過另外兩個RF分支903m -1,m。每個混合器9041…m可以是使用隨機波形的混合器、或是使用由p1(t) , p2(t), …, pm(t)表示的偽隨機碼或序列的混合器。恢復引擎9101…Lr1…L的輸出接著可以被聚合以形成偵測的或恢復信號X(f)的完整集合。偵測的或恢復信號X(f)例如可以是頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。
假設第i個分段位於fLi與fHiHz之間，其中fLi是第i個分段的最低頻率以及fHi是第i個分段的最高頻率。針對第i個分段的取樣率可以在範圍內選擇，對於某一整數ni，其中。對於每個分段，公共取樣率可以是由其本身參數n確定的取樣率。例如，針對包含頻帶1的分段的公共取樣率由n1確定。針對包含頻帶2的分段的公共取樣率由n2確定。針對包含頻帶1的分段的公共取樣率可以根據fS1的範圍被適當的選擇，針對包含頻帶2的分段的公共取樣率可以根據fS2的範圍被適當的選擇等等。針對包含頻帶1, …, K的分段的公共取樣率可以根據fS1,...,fSK的公共範圍來選擇。公共取樣率可以是設計參數、並且可以根據設計需要及實施來被選擇。
根據另一示例，帶重組可以被用於壓縮感知。第10圖示出了使用帶重組進行壓縮感知的示例方法1000的流程圖。可以使用帶分組及/或帶劃分來處理信號頻譜以產生至少一組頻譜帶（1005）。可以存在一些帶重組的變型，例如，使用帶分組的帶重組、或使用帶劃分的帶重組。帶重組可以藉由帶通取樣來實現。
在每個組內，頻譜帶可以使用公共取樣率被前置濾波、帶通取樣以及向下轉換到較低頻率（1010）。經由使用合適的取樣率，多個頻帶的帶通信號可以被帶通取樣、並經由頻疊被向下轉換到較低中心頻率，以及所得到的信號可以例如使用LPF來濾波。帶通信號的整個組可以用公共及適當選擇的取樣率來取樣。公共取樣率可被選擇，例如使得多個頻帶的帶通信號經由合適且唯一的Nyquist區的使用來向下轉換，並且多個頻帶的帶通信號可以在較低中心頻率處彼此接近處結束。每個取樣的及轉換的頻譜帶組可以由單一對應的壓縮取樣接收器來處理（1015）。
第11圖示出了對存在稀疏的帶通信號進行帶重組的示例。第11圖示出了帶通信號1…K，其中K個帶通信號中的每一者內具有稀疏。經由使用合適的取樣率，帶通信號可以被帶通取樣、並經由頻疊被向下轉換到較低中心頻率（如第11圖所示）。K個帶通信號的整個組可以用公共及適當選擇的取樣率來取樣，並且轉換後的組接著可以由單一壓縮取樣接收器來處理。
如第11圖所示，所有感興趣的頻帶1,…,K可以被移位到較低頻率或DC、並且可以被前置濾波以及可以由單一壓縮感知接收器來處理。例如，如此，不僅可以移除從DC或較低頻率至最低頻帶（頻帶1）的最低頻率的“差”稀疏，並且也可以移除在頻帶之間的附加“差”稀疏。
第11圖中的信號可以例如由如第7圖所示的接收器之類的接收器處理。參考第7圖，所有頻帶的原始信號可以由頻譜移位及重組區塊702預處理及前置濾波，以對頻譜進行下轉換並將位於高頻的頻譜移位到低頻或DC。所得到的信號接著可以由一個或多個RF分支7031…m處理，其中每個分支可以包括混合器7041…m、LPF 7061…m、以及取樣裝置7081…m。取樣的信號y1, y2, …, ym接著可以被饋送到壓縮感知恢復引擎710，以偵測或恢復原始信號X(f)。偵測的或恢復信號X(f)例如可以是頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。
假設第i個頻帶位於fLi與fHiHz之間，其中fLi是第i個頻帶的最低頻率以及fHi是第i個頻帶的最高頻率。針對第i個頻帶的取樣率可以是，對於某一整數ni，其中。對於兩個頻帶，公共取樣率可以是由n1及n2確定的取樣率。公共取樣率可以根據fS1及fS2來選擇。對於K個頻帶，公共取樣率可以是由n1, n2…,以及nK確定的取樣率。公共取樣率可以根據fS1, fS2以及fsK來選擇。公共取樣率可以根據設計需要及實施來選擇。該方法可以被擴展到使用相同原理的任何數量的頻帶。
當針對多個信號使用帶通取樣時，找到一個導致在頻率轉換後不會有重疊的公共取樣頻率是有挑戰的。條件可能使得頻帶的轉換後的影像具有重疊，這不論選擇何種單一公共取樣頻率都不能避免，或者，如果公共取樣頻率被找到，則公共取樣頻率太高以至於沒有實際值。
第12圖示出了使用帶分組進行帶通信號的帶重組的示例。在一些情況中，轉換帶通信號組可以是執行帶通取樣的較容易或是唯一的方式。如第12圖所述，頻帶可以被排列成組1至L。在此示例中，每個組包括兩個感興趣的子頻帶，使得組1包括頻帶1及2，以及組L包括頻帶K-1及K。然而，每組可以包括任何數量的頻帶，其中在組中的頻帶數可以確定在CS接收器中使用的RF分支數。每個頻帶組1…L可以使用對應的取樣頻率被帶通取樣，以輸入到對應的CS接收器1…L。用於每組的取樣頻率可以不同。
轉換較小的帶通信號組可以是執行帶通取樣的較容易或是唯一的方式。頻帶的子集合可以使用一個公共取樣頻率（對頻帶的子集合是公共的）來被帶通取樣及重組，以輸入到對應的壓縮接收器。頻帶的另一個子集合可以使用不同的取樣頻率（對頻帶的第二子集合是公共的）被帶通取樣及重組，以輸入到另一個壓縮取樣接收器。
參考第12圖的示例，頻帶可以首先被分成組1…L。每個包含感興趣的頻帶的組可以被前置濾波並且被移位到較低頻率或DC，並且所得到的信號可以由CS接收器濾波及處理。例如，包含頻帶1及2的組1可以被前置濾波並且移位及下轉換到較低頻率或DC，所得到的信號可以由CS接收器1濾波及處理；包含頻帶K-1及K的組L可以被前置濾波並且被移位及下轉換到較低頻率或DC，所得到的信號可以由CS接收器L濾波及處理。如此，不僅可以移除從DC或較低頻率至最低組的最低頻率的“差”稀疏，並且也可以移除在組之間的附加“差”稀疏。例如，組1可以具有頻寬W3 MHz，以及組L可以具有頻寬W4 MHz。在很多情況中，在頻譜移位及重組接著合併的所有組的總頻寬（例如，W3+W4+…）要比移除組間間隙之後的W2 GHz小得多，且比移除“差”稀疏之後的原始頻寬W1 GHz小得多。這將導致針對壓縮感知的改進的性能。
第12圖中的信號可以例如由如第9圖所示的接收器之類的接收器處理。參考第9圖，包含頻帶1及2的組1可以首先由頻譜移位及重組區塊9021來預處理及前置濾波。類似地，包含頻帶K-1及K的頻帶組L可以由頻譜移位及重組區塊902L來預處理及前置濾波。頻譜移位及重組區塊9021可以導致頻帶1及2被移位到較低頻率。頻譜移位及重組區塊902L可以導致頻帶K-1及K被移位到較低頻率。頻帶1與2之間的間隙可不被移除。類似地，頻帶K-1與K之間的間隙可不被移除。頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出可以經過一個或多個RF分支9031…m，其中每個分支可以包括混合器9041…m、由LPF 9061…m進行濾波以及取樣裝置9081…m。
在此示例中，取樣裝置9081…m的輸出可以被按對饋送到恢復引擎9101…L以偵測或恢復原始信號X(f)。在第9圖的示例中，對於每個頻譜移位及重組區塊9021…L，可有兩個RF分支與其關聯。偵測的或恢復信號可以是頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。
假設第i個頻帶組位於fLi與fHiHz之間，其中fLi是第i個頻帶組的最低頻率以及fHi是第i個頻帶組的最高頻率。針對第i個頻帶組的取樣率可以是，對於某一整數ni, 其中。對於每個頻帶組，公共取樣率可以是由其對應的參數n確定的取樣率。例如，針對包含頻帶1及2的頻帶組的公共取樣率由n1確定。針對包含頻帶K-1及K的頻帶組的公共取樣率由nk確定。針對包含頻帶1及2的頻帶組的公共取樣率可以根據fS1的範圍來選擇，針對包含頻帶K-1及K的頻帶組的公共取樣率可以根據fS2的範圍來選擇等等。公共取樣率可以根據設計需要及實施來選擇。
第13圖示出了使用帶劃分進行帶通信號的帶重組的示例。第13圖示出了帶通信號1…K，其中K個帶通信號中的每一者內具有稀疏。經由使用合適的取樣率，帶通信號的子集合可以被取樣、並經由頻疊被向下轉換到較低中心頻率。K個帶通信號的子集合可以用L個唯一的取樣率來取樣、並且接著被轉發以由L個不同的CS接收器1…L進行進一步處理。K個帶通信號的每個子集合的公共取樣率可被選擇，以使K個帶通信號經由合適且唯一的Nyquist區的使用來進行下轉換，並且K個帶通信號可以在較低中心頻率處、在每個子集合內彼此接近處結束。
如第13圖所示，頻帶可以被指派到分區（partition）。每個分區可以包含一個或多個感興趣的頻帶。在每個分區中的頻帶可以被移位到較低頻率或DC、並且可以由對應的CS接收器處理。針對第13圖所示的示例，第一分區可以包含頻帶1及K，其被前置濾波、移位及下轉換到較低頻率或DC，所得到的信號由CS接收器1濾波及處理。例如，第二分區可以包含頻帶2及K-1，其被前置濾波、移位及下轉換到較低頻率或DC，所得到的信號由CS接收器L濾波及處理。如此，不僅可以移除從DC或較低頻率至最低頻帶的最低頻率的“差”稀疏，並且也可以移除在頻帶之間的附加“差”稀疏。例如，如第13圖所示，CS接收器1可以具有信號頻寬W3 MHz，以及CS接收器L可以具有信號頻寬W4 MHz。在很多情況中，在頻譜移位及重組之後，取樣頻寬W3 MHz或W4 MHz可以比移除頻譜間隙或組間稀疏、頻譜間隙或頻帶間稀疏（例如，移除頻帶1與K之間的間隙或稀疏，以及移除頻帶2與K-1之間的間隙或稀疏）之後的W2 GHz小得多。頻寬W3 MHz及W4 MHz也比移除“差”稀疏之後的原始頻寬W1 GHz小得多。這可以導致針對壓縮感知的更好的性能。
如第13圖所示，屬於包含頻帶1及K的分區的頻帶可以具有W3 MHz的頻寬，以及屬於包含頻帶2及K-1的分區的頻帶可以具有W4 MHz的頻寬。
第13圖中的信號可以例如由如第9圖所示的接收器之類的接收器處理。參考第9圖，包含頻帶1及K的第一分區可以由第一頻譜移位及帶重組區塊9021預處理及前置濾波。類似地，包含頻帶2及K-1的第L分區可以由頻譜移位及帶重組區塊902L預處理及前置濾波。頻譜移位及重組區塊9021可以導致頻帶1及K被移位並且被重組以與彼此鄰近。頻譜移位及重組區塊902L可以導致頻帶2及K-1被移位並且被重組以與彼此鄰近。頻帶1與K之間的間隙可被移除。類似地，頻帶2與K-1之間的間隙可被移除。頻譜移位及重組區塊9021…L的輸出可以經過一個或多個RF分支9031…m，其中每個分支可以包括混合器9041…m、由LPF 9061…m濾波、以及取樣裝置9081…m。恢復引擎9101…L的輸出r1…L可以使用聚合引擎912被組合或聚合，以形成偵測的或恢復信號X(f)的完整集合。偵測的或恢復信號X(f)例如可以是頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。
假設第i個頻帶位於fLi與fHiHz之間，其中fLi是第i個頻帶的最低頻率以及fHi是第i個頻帶的最高頻率。針對第i個頻帶的取樣率是，對於某一整數ni, 其中。對於每個分區，公共取樣率可以是由對應頻帶的參數n確定的取樣率。例如，針對包含頻帶1及K的分區的公共取樣率可以由n1及nk確定。針對包含頻帶2及K-1的分區的公共取樣率可以由n2及nsK-1確定。針對包含頻帶1及K的分區的公共取樣率可以根據fs1及fsK來被選擇，針對包含頻帶2及K-1的分區的公共取樣率可以根據fs2及fsK-1來被選擇等等。公共取樣率可以根據設計需要及實施來被選擇。在有很多感興趣的頻帶的場景中，可以使用帶劃分方法。屬於相同分區的頻帶數可以被限制在兩個或三個，使得按照確定的公共取樣率進行帶通取樣的實施更簡單。
藉由使用上述方法，在第13圖的示例中的取樣頻寬可以被降低到W2、W3、或W4 MHz，其比原始取樣頻寬W1 GHz要小得多。例如，W1可以是6GHz，W2可以是1到2 GMz，以及W3或W4可以是50到300 MHz。
當執行帶重組時Z Hz的頻譜間隙可以被創建。Z Hz的頻譜間隙可以被預先設計，以使附加的頻譜稀疏被創建。Z Hz的頻譜間隙也可以被預先設計以使用於執行帶通取樣的公共取樣率可以被容易的找到。頻譜利用率可以被定義為佔用的頻譜X Hz除以用於感知的總頻譜，例如，W3 Hz或B1+B2+…+Bn+Z Hz。藉由適當增加Z值，可以使減少頻譜利用率並因此增加頻譜稀疏成為可能。為了不浪費頻譜及取樣功率，可以作出頻譜間隙、稀疏以及取樣減少之間的權衡。
第14圖示出了稀疏寬頻信號的示例。在此示例中，信號的頻譜支援可以不擴展到低於頻率值fMINHz或高於頻率值fMAXHz。換句話說，信號的支援可以被限制到範圍從fMIN到fMAX的頻帶，其中fMID= fMIN+ (fMAX－fMIN)/2。第15圖示出了利用同相/正交（IQ）向量解調的接收器結構1500的示例，其可以適用於接收第14圖中的信號。第15圖的示例接收器1500可以使用IQ向量解調器1502來將輸入信號x(t)的感興趣的信號頻帶向下移位到DC。IQ向量解調器1502本地振盪頻率、或射頻/本地振盪（RF/LO）頻率可以例如被設定為如第14圖所述的fMIDHz。參考第15圖，兩個調變寬頻轉換器（MWC）結構1504及1506接著可以在基帶處被使用。每個MWC結構1504及1506可以分別包括混合器1508I,1…I,m及1508Q,1…Q,m、LPF1510I,1…I,m及1510Q,1…Q,m、以及取樣器1512I,1…I,m及1512Q,1…Q,m（例如，A/D轉換器）。I路徑MWC的輸出yI,1[n]…yI,m[n]及Q路徑MWC的輸出yQ,1[n]…yQ,m[n]可以利用複合組合器1514被按對組合。複合組合器1514的輸出y1[n]…ym[n]接著可以被發送到資訊恢復引擎1516以產生恢復信號X(f)。第16圖示出了下轉換後的複合基帶頻譜的示例，其可以由第15圖的接收器1500產生。
第17圖示出了稀疏寬頻信號的另一示例。在此示例中，信號的頻譜支援可以被限制在兩個不同的頻帶。第一個頻帶可以從 RfMIN1HZ擴展到RfMAX1Hz，以及第二個頻帶可以從RfMIN2Hz擴展到RfMAX2Hz。
第18圖示出了接收器結構1800的另一示例，其可以適用於接收第17圖中所示的信號。第18圖的示例接收器1800可以使用帶通取樣器1801來重組來自RF的輸入信號x(t)的感興趣的信號頻帶到中頻，該中頻可以從DC擴展到IfMAX。帶通取樣器1801可以包括混合器1802及單音本地振盪器（LO）1804。LO頻率可以藉由帶通取樣方面的演算法來確定。帶通取樣器1801的輸出可以被發送到單一MWC結構1806，其可以包括混合器18081…n、LPF 18101…m、以及取樣器18121…m。混合器18081…n例如可以使用偽雜訊信號p1(t)…pm(t)，以及取樣器18121…m可以例如是A/D轉換器。MWC 1806的輸出y1[n]…ym[n]接著可以被發送到資訊恢復引擎1814，以產生恢復信號X(f)。第19圖示出了在基帶處重組的示例稀疏寬頻信號頻譜，其可源於在第18圖中的接收器中執行的重組。
一種在無線通信中使用的方法可以包括接收信號。該方法還可以包括將該信號轉換到頻域以產生信號頻譜。該方法還可以包括對該信號頻譜進行濾波以產生該信號頻譜的至少一部分。該信號頻譜的該至少一部分可以包括至少一感興趣的頻帶。該方法還可以包括將該信號頻譜的該至少一部分移位到較低中心頻率。該方法還可以包括對移位後的該信號頻譜的至少一部分應用壓縮感知以產生恢復信號。該信號頻譜的該至少一部分可以包括頻譜塊，該頻譜塊可以包括該至少一感興趣的頻帶。該信號頻譜的該至少一部分的移位可以包括對該頻譜塊進行移位。
該方法可以包括將該信號頻譜分成包括該至少一感興趣的頻帶的多個頻譜段。該信號頻譜的該至少一部分可以包括該多個頻譜段。該信號頻譜的該至少一部分的移位可以包括按分段移位該多個頻譜段中的每一個頻譜段。應用壓縮感知可以包括對該多個頻譜段中的每一個頻譜段單獨應用壓縮感知。該信號頻譜的該至少一部分的該移位可以包括對該信號頻譜的該至少一部分進行帶通取樣。該帶通取樣可以使用公共取樣率來對該多個頻譜段進行移位。該信號頻譜的該至少一部分的該移位可以包括對該信號頻譜的該至少一部分進行下轉換。該恢復信號可以是下列中的任一者：頻譜設定檔、功率頻譜密度（PSD）、頻譜白空間、或偵測的原始信號。對該信號頻譜進行濾波及對該信號頻譜的該至少一部分進行移位可以使用對信號頻譜的先驗知識。
一種在無線通信系統中使用的方法可以包括接收信號。該方法可以包括將該信號轉換到頻域以產生信號頻譜。該方法可以包括處理該信號頻譜以產生至少一組頻譜帶。該至少一組頻譜帶可以使用帶分組來被產生。該至少一組頻譜帶可以使用帶劃分來產生。針對每一組，頻譜帶可以被前置濾波。針對每一組，頻譜帶可以被帶通取樣。針對每一組，頻譜帶可以被轉換到較低頻率。針對每一組，可以使用公共取樣率。針對每一組，可以使用對應的壓縮取樣接收器及/或對應的恢復引擎來處理前置濾波、取樣及/或轉換後的頻譜帶。針對每一組，對應的壓縮取樣接收器可以具有對應於在該組中的頻譜帶數的多個射頻（RF）分支。
雖然在上文中描述了採用特定組合的特徵及元素，但是本領域中具有通常知識者將會瞭解，每一個特徵或元素既可以單獨使用，也可以與其他特徵及元素進行任何組合。此外，這裏描述的方法可以在引入到電腦可讀媒體中由電腦或處理器執行的電腦程式、軟體或韌體中實施。電腦可讀媒體的示例包括電信號（經由有線或無線連接來傳送）以及電腦可讀儲存媒體。電腦可讀儲存媒體的示例包括但不限於唯讀記憶體（ROM）、隨機存取記憶體（RAM）、暫存器、快取記憶體、半導體儲存裝置、諸如內部硬碟及可移式磁片之類的磁性媒體、磁光媒體、以及諸如CD-ROM碟片及數位多功能光碟（DVD）之類的光學媒體。與軟體相關聯的處理器可以用於實施在WTRU、UE、終端、基地台、RNC或任何主電腦中使用的射頻收發器。
500．．．示例方法
Claims (1)
1、一種在無線通信中使用的方法，包括：
接收一信號並將該信號轉換到一頻域以產生一信號頻譜；
對該信號頻譜進行濾波以產生該信號頻譜的至少一部分，其中該信號頻譜的該至少一部分包括至少一感興趣的頻帶；
將該信號頻譜的該至少一部分移位到一較低中心頻率；以及
該信號頻譜的該移位的至少一部分應用壓縮感知，以產生一恢復信號。
2、如申請專利範圍第1項所述的方法，其中：
該信號頻譜的該至少一部分包括一頻譜塊，該頻譜塊包括該至少一感興趣的頻帶；以及其中該信號頻譜的該至少一部分的該移位包括對該頻譜塊進行移位。
3、如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：
將該信號頻譜分成包括該至少一感興趣的頻帶的多個頻譜段；其中該信號頻譜的該至少一部分包括該多個頻譜段；以及其中該信號頻譜的該至少一部分的該移位包括對該多個頻譜段中的每一個頻譜段按分段移位。
4、如申請專利範圍第3項所述的方法，其中應用壓縮感知包括對該多個頻譜段中的每一個頻譜段單獨應用壓縮感知。
5、如申請專利範圍第3項所述的方法，其中：
該信號頻譜的該至少一部分的該移位包括對該信號頻譜的該至少一部分進行帶通取樣；其中該帶通取樣使用一公共取樣率以對該多個頻譜段進行移位。
6、如申請專利範圍第1項所述的方法，其中：
該信號頻譜的該至少一部分的該移位包括對該信號頻譜的該至少一部分進行下轉換。
7、如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該恢復信號是下列中的任一者：一頻譜設定檔、一功率頻譜密度（PSD）、一頻譜白空間、或一偵測的原始信號。
8、如申請專利範圍第1項所述的方法，其中對該信號頻譜進行濾波及對該信號頻譜的該至少一部分進行移位使用對該信號頻譜的先驗知識。
9、一種在一無線通信系統中使用的方法，包括：
接收一信號並將該信號轉換到一頻域以產生一信號頻譜；
處理該信號頻譜以產生至少一組頻譜帶，其中該至少一組頻譜帶是使用帶分組或帶劃分中的至少一者產生的；
針對每一組，使用一公共取樣率來前置濾波、帶通取樣及轉換該頻譜帶到一較低頻率；以及
針對每一組，使用一對應的壓縮取樣接收器及一對應的恢復引擎來處理該前置濾波、取樣及轉換後的頻譜帶。
10、如申請專利範圍第9項所述的方法，其中：
針對每一組，該對應的壓縮取樣接收器具有對應於在該組中的一數量的頻譜帶的一數量的射頻（RF）分支。
11、一種無線傳輸/接收單元（WTRU），包括：
一接收器，被配置以接收一信號；
一時間至頻域轉換器，被配置以將該信號轉換到一頻域以產生一信號頻譜；
一濾波器，被配置以對該信號頻譜進行濾波以產生該信號頻譜的至少一部分，其中該信號頻譜的該至少一部分包括至少一感興趣的頻帶；
一頻譜移位及重組區塊，被配置以將該信號頻譜的該至少一部分移位到一較低中心頻率；以及
一壓縮感知接收器及恢復引擎，被配置以對該信號頻譜的該移位的至少一部分應用壓縮感知，以及產生一恢復信號。
12、如申請專利範圍第11項所述的WTRU，其中：
該信號頻譜的該至少一部分包括一頻譜塊，該頻譜塊包括該至少一感興趣的頻帶；以及
該頻譜移位及重組區塊被配置以藉由對該頻譜塊進行移位來對該信號頻譜的該至少一部分進行移位。
13、如申請專利範圍第11項所述的WTRU，更包括：
一分段區塊，被配置以將該信號頻譜分成包括該至少一感興趣的頻帶的多個頻譜段；其中：
該信號頻譜的該至少一部分包括該多個頻譜段；以及
該頻譜移位及重組區塊被配置以藉由對該多個頻譜段中的每一個頻譜段按分段移位來對該信號頻譜的該至少一部分進行移位。
14、如申請專利範圍第13項所述的WTRU，其中該壓縮感知接收器及恢復引擎被配置以對該多個頻譜段中的每一個頻譜段單獨應用壓縮感知。
15、如申請專利範圍第13項所述的WTRU，其中：
該頻譜移位及重組區塊被配置以藉由使用一公共取樣率對該信號頻譜的該至少一部分進行帶通取樣以對該多個頻譜段進行移位，從而對該信號頻譜的該至少一部分進行移位。
16、如申請專利範圍第11項所述的WTRU，其中：
該頻譜移位及重組區塊被配置以藉由對該信號頻譜的該至少一部分進行下轉換來對該信號頻譜的該至少一部分進行移位。
17、如申請專利範圍第11項所述的WTRU，其中該恢復信號是下列中的任一者：一頻譜設定檔、一功率頻譜密度（PSD）、一頻譜白空間、或一偵測的原始信號。
18、如申請專利範圍第11項所述的WTRU，其中該濾波器被配置以對該信號頻譜進行濾波，以及該頻譜移位及重組區塊被配置以使用對該信號頻譜的先驗知識來對該信號頻譜的該至少一部分進行移位。
19、一種無線傳輸/接收單元（WTRU），包括：
一接收器，被配置以接收一信號並將該信號轉換到一頻域以產生一信號頻譜；
一處理器，被配置以處理該信號頻譜以產生至少一組頻譜帶，其中該至少一組頻譜帶是使用帶分組或帶劃分中的任一者產生的；
針對每一組，一對應的頻譜移位及重組區塊被配置以使用公共取樣率來前置濾波、帶通取樣及轉換該頻譜帶到一較低頻率；以及
針對每一組，一對應的壓縮取樣接收器及一對應的恢復引擎，被配置以處理前置濾波、取樣及轉換後的頻譜帶以產生一恢復信號。
20、如申請專利範圍第19項所述的WTRU，其中：
針對每一組，該對應的壓縮取樣接收器具有至少一射頻（RF）分支，其中一射頻分支數是基於在該對應組中的一頻譜帶數。
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