基于压缩感知的超宽带信道估计算法研究

发布时间：2017-10-25 22:23

  本文关键词：基于压缩感知的超宽带信道估计算法研究

  更多相关文章： 压缩感知 超宽带 信道估计 重构算法 稀疏度

【摘要】：超宽带技术(UWB)是近年来备受关注的一种新型无线通信技术。超宽带信号不需要载波,以纳秒级甚至亚纳秒级的窄脉冲携带信息,具有很高的传输速率,并且按照美国联邦通信委员会对其功率谱密度的严格限制,超宽带可以与现有的无线通信技术共存。超宽带无线通信以其独特的优势,掀起了其在军事领域和商业领域的研究热潮,而超宽带信道估计是系统的研究关键之一。但是由于超宽带信号带宽极宽,这就要求接收端模数转换(ADC)单元具有很高的采样速率,计算复杂度高,造成ADC单元的设计和硬件实现极为困难。压缩感知理论的出现为改变这一现状提供了契机。压缩感知理论是一种全新的采样方法,突破了奈奎斯特采样定理的瓶颈,证明了如果信号在某个变换域是稀疏的或可压缩的,那么经过观测获得测量值,可以通过少量的采样点数重构出原始信号,为高分辨率信号的采集提供了解决方案。由于超宽带信道具有天然的稀疏性,因此可以将压缩感知理论应用于超宽带信道估计中。本文利用超宽带信道在时域上的稀疏性,将信道估计问题转化为压缩感知理论中的稀疏向量重构问题,研究了基于压缩感知理论的超宽带信道估计算法,旨在降低接收端对模数转换模块采样速率的要求,提高信道估计性能,增强通信可靠性。本文首先介绍了压缩感知理论,研究了信号的稀疏表示、观测矩阵、重构算法三个重要方面,重点研究并对比了不同的重构算法。介绍了超宽带无线通信的基本原理、IEEE802.15.3a信道模型及估计技术,为后续的基于压缩感知的超宽带信道估计研究提供了系统模型。然后,根据超宽带信道具有稀疏性的特点,构建基于压缩感知的超宽带信道估计模型,从压缩感知理论的三个核心方面出发,设计了基于压缩感知的超宽带信道估计系统。对基于MP、OMP、Co Sa MP的三种超宽带信道估计算法分别进行了仿真分析,将重构的信道冲激响应与原始信道响应进行比较,并对比了不同重构算法在信道估计中的性能。在此基础上,针对在超宽带信道估计中应用压缩感知理论需要预知信道稀疏度的问题,提出了稀疏度自适应的超宽带信道估计算法(SARCo Sa MP)。该算法在Co Sa MP算法的基础上,引入自适应和正则化方法,自动调整所选原子数目,逐步逼近信道稀疏度K,在稀疏度未知的情况下精确地实现信道估计。对该信道估计算法进行了仿真分析,并且与基于SAMP、Co Sa MP的信道估计算法进行了性能比较。
【关键词】：压缩感知 超宽带 信道估计 重构算法 稀疏度
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-17
• 1 绪论17-23
• 1.1 课题研究背景17-18
• 1.2 课题研究的目的和意义18-19
• 1.3 国内外研究现状19-21
• 1.4 论文主要研究内容及章节安排21-23
• 2 压缩感知理论23-35
• 2.1 压缩感知理论介绍23-24
• 2.2 信号的稀疏表示24-26
• 2.3 观测矩阵的设计26-27
• 2.4 信号的重构算法27-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 超宽带信道模型及信道估计35-46
• 3.1 超宽带的定义及技术特点35-37
• 3.2 超宽带脉冲实现方式37-39
• 3.3 超宽带接收机39-41
• 3.4 超宽带信道模型41-44
• 3.5 超宽带信道估计技术44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 4 基于压缩感知的超宽带信道估计46-63
• 4.1 超宽带多径信道的稀疏性46-47
• 4.2 基于压缩感知的超宽带信道估计建模47-49
• 4.3 基于压缩感知的超宽带信道估计系统设计49-53
• 4.4 信道估计的仿真结果与性能分析53-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 稀疏度自适应超宽带信道估计算法63-75
• 5.1 超宽带信道估计中SAMP算法分析63-65
• 5.2 稀疏度自适应超宽带信道估计算法原理65-68
• 5.3 SARCo SaMP算法在信道估计中的性能68-74
• 5.4 本章小结74-75
• 6 总结与展望75-77
• 6.1 论文工作总结75-76
• 6.2 进一步研究工作76-77
• 参考文献77-83
• 作者简历83-85
• 学位论文数据集85

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡晓鲁;;开拓无线超宽带新用途[J];科学时代;2003年03期

2 黄燕;超宽带破茧而出[J];互联网周刊;2004年35期

3 曲卡尔;美国致力研究用于先进战术网络的超宽带技术[J];航空电子技术;2005年01期

4 李静芳;超宽带离我们还远吗?[J];电子技术;2005年02期

5 李静芳;信息时代聚焦超宽带技术[J];电子技术;2005年02期

6 ;2010国际超宽带会议[J];微波学报;2010年01期

7 何贵斌;;超宽带导航技术及应用构想[J];中国新通信;2012年08期

8 施志康;;军事通信中超宽带技术的应用分析[J];中国新通信;2013年04期

9 ;超宽带不是梦[J];科技广场;2002年07期

10 黄武襄;超宽带技术在通信中的应用[J];现代电信科技;2003年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 曹艳浏;高斌;高攸纲;甘捷;;有关超宽带技术中的一些问题[A];第十五届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2005年

2 戴普兴;王春华;刘飞;;超宽带射频通信电路研究进展[A];第五届中国通信集成电路技术与应用研讨会会议文集[C];2007年

3 闵江涛;;超宽带技术的发展及应用[A];2008年“ICT助力两型社会建设”学术研讨会论文集[C];2008年

4 陈红;;超宽带无线电技术的应用及发展[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年

5 李继斌;郭宗良;;超宽带技术在装甲兵车载指挥通信中的应用[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集（上册）[C];2010年

6 苗涛;卢燕飞;冯玉珉;;超宽带在数字家庭个域网中的研究与应用[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年

7 沈剑青;李思敏;姜兴;;超宽带试验通信系统的设计实现[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年

8 王颖;陈光;;适用于多带超宽带的信道估计研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

9 王帅;张杰;;超宽带技术在矿井中的应用[A];煤矿自动化与信息化——第20届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第2届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2010年

10 赵玉虎;;一种编码跳时超宽带系统性能分析[A];浙江省电子学会第七次会员代表大会暨2007学术年会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 晓涛、昊天编译;超宽带：比蓝牙更优越[N];计算机世界;2004年

2 ;美国研究超宽带技术应用[N];人民邮电;2000年

3 晓竹;超宽带技术有望走进美国百姓家[N];人民邮电;2002年

4 ;蓝牙欲借助UWB提高带宽[N];计算机世界;2005年

5 ;超宽带技术还有一段路要走[N];人民邮电;2004年

6 杨建波;超宽带有多“宽”[N];河北日报;2002年

7 ;摩托罗拉超宽带芯片实现极高数据传输速率[N];中国电子报;2004年

8 信息产业部电信研究院通信信息研究所 李珊;超宽带技术蛰伏 市场前景可期[N];通信信息报;2004年

9 本报驻华盛顿记者 张孟军;超宽带技术成新宠[N];科技日报;2002年

10 记者　 计育青;UWB上演三国演义 中国将是主战场[N];中国电子报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李杨;短距离超宽带冲激成像雷达系统研究[D];电子科技大学;2014年

2 王鹏毅;超宽带抗干扰通信定位技术研究[D];北京邮电大学;2007年

3 赵亮;超宽带拓展距离通信技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年

4 李辉;超宽带混沌通信技术的研究[D];南京理工大学;2008年

5 王树彬;超宽带认知无线电系统电磁干扰的研究[D];北京邮电大学;2009年

6 李德建;压缩感知与超宽带信道建模的研究[D];北京邮电大学;2012年

7 王宏;超宽带穿墙雷达成像及多普勒特性研究[D];电子科技大学;2010年

8 赵华;无线传感器网络中的传输参考超宽带技术研究[D];南京师范大学;2012年

9 曹福成;超宽带无线定位算法及其在月球车上的应用[D];吉林大学;2008年

10 肖竹;超宽带定位与RAKE接收关键技术研究[D];西安电子科技大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 许斌;基于电磁方法的混合物介电特性研究及含水量检测[D];长安大学;2015年

2 王子冉;室内超宽带无线定位技术研究[D];沈阳理工大学;2015年

3 李浩;超宽带RCS测量系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 张正亨;波束不分裂的超宽带全向天线研究[D];电子科技大学;2015年

5 丁延鹏;高速超宽带信号处理算法研究[D];电子科技大学;2015年

6 贺爽;小型化超宽带MIMO天线的设计与实现[D];电子科技大学;2014年

7 郭建广;超宽带无线定位技术研究[D];宁波大学;2015年

8 阳熊;基于超宽带的定位技术研究与应用[D];电子科技大学;2015年

9 赵洋;超宽带MIMO雷达穿墙高分辨成像技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

10 张强;室内环境下基于UWB技术的定位研究与系统实现[D];哈尔滨工业大学;2015年

，

本文编号：1095769