本文關鍵詞：基于壓縮感知的超寬帶信道估計算法研究

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【摘要】：超寬帶技術(UWB)是近年來備受關注的一種新型無線通信技術。超寬帶信號不需要載波,以納秒級甚至亞納秒級的窄脈沖攜帶信息,具有很高的傳輸速率,并且按照美國聯(lián)邦通信委員會對其功率譜密度的嚴格限制,超寬帶可以與現有的無線通信技術共存。超寬帶無線通信以其獨特的優(yōu)勢,掀起了其在軍事領域和商業(yè)領域的研究熱潮,而超寬帶信道估計是系統(tǒng)的研究關鍵之一。但是由于超寬帶信號帶寬極寬,這就要求接收端模數轉換(ADC)單元具有很高的采樣速率,計算復雜度高,造成ADC單元的設計和硬件實現極為困難。壓縮感知理論的出現為改變這一現狀提供了契機。壓縮感知理論是一種全新的采樣方法,突破了奈奎斯特采樣定理的瓶頸,證明了如果信號在某個變換域是稀疏的或可壓縮的,那么經過觀測獲得測量值,可以通過少量的采樣點數重構出原始信號,為高分辨率信號的采集提供了解決方案。由于超寬帶信道具有天然的稀疏性,因此可以將壓縮感知理論應用于超寬帶信道估計中。本文利用超寬帶信道在時域上的稀疏性,將信道估計問題轉化為壓縮感知理論中的稀疏向量重構問題,研究了基于壓縮感知理論的超寬帶信道估計算法,旨在降低接收端對模數轉換模塊采樣速率的要求,提高信道估計性能,增強通信可靠性。本文首先介紹了壓縮感知理論,研究了信號的稀疏表示、觀測矩陣、重構算法三個重要方面,重點研究并對比了不同的重構算法。介紹了超寬帶無線通信的基本原理、IEEE802.15.3a信道模型及估計技術,為后續(xù)的基于壓縮感知的超寬帶信道估計研究提供了系統(tǒng)模型。然后,根據超寬帶信道具有稀疏性的特點,構建基于壓縮感知的超寬帶信道估計模型,從壓縮感知理論的三個核心方面出發(fā),設計了基于壓縮感知的超寬帶信道估計系統(tǒng)。對基于MP、OMP、Co Sa MP的三種超寬帶信道估計算法分別進行了仿真分析,將重構的信道沖激響應與原始信道響應進行比較,并對比了不同重構算法在信道估計中的性能。在此基礎上,針對在超寬帶信道估計中應用壓縮感知理論需要預知信道稀疏度的問題,提出了稀疏度自適應的超寬帶信道估計算法(SARCo Sa MP)。該算法在Co Sa MP算法的基礎上,引入自適應和正則化方法,自動調整所選原子數目,逐步逼近信道稀疏度K,在稀疏度未知的情況下精確地實現信道估計。對該信道估計算法進行了仿真分析,并且與基于SAMP、Co Sa MP的信道估計算法進行了性能比較。
【關鍵詞】：壓縮感知 超寬帶 信道估計 重構算法 稀疏度
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-17
• 1 緒論17-23
• 1.1 課題研究背景17-18
• 1.2 課題研究的目的和意義18-19
• 1.3 國內外研究現狀19-21
• 1.4 論文主要研究內容及章節(jié)安排21-23
• 2 壓縮感知理論23-35
• 2.1 壓縮感知理論介紹23-24
• 2.2 信號的稀疏表示24-26
• 2.3 觀測矩陣的設計26-27
• 2.4 信號的重構算法27-34
• 2.5 本章小結34-35
• 3 超寬帶信道模型及信道估計35-46
• 3.1 超寬帶的定義及技術特點35-37
• 3.2 超寬帶脈沖實現方式37-39
• 3.3 超寬帶接收機39-41
• 3.4 超寬帶信道模型41-44
• 3.5 超寬帶信道估計技術44-45
• 3.6 本章小結45-46
• 4 基于壓縮感知的超寬帶信道估計46-63
• 4.1 超寬帶多徑信道的稀疏性46-47
• 4.2 基于壓縮感知的超寬帶信道估計建模47-49
• 4.3 基于壓縮感知的超寬帶信道估計系統(tǒng)設計49-53
• 4.4 信道估計的仿真結果與性能分析53-62
• 4.5 本章小結62-63
• 5 稀疏度自適應超寬帶信道估計算法63-75
• 5.1 超寬帶信道估計中SAMP算法分析63-65
• 5.2 稀疏度自適應超寬帶信道估計算法原理65-68
• 5.3 SARCo SaMP算法在信道估計中的性能68-74
• 5.4 本章小結74-75
• 6 總結與展望75-77
• 6.1 論文工作總結75-76
• 6.2 進一步研究工作76-77
• 參考文獻77-83
• 作者簡歷83-85
• 學位論文數據集85

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本文編號：1095769