壓縮感知理論及其在無(wú)線信道信道估計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、壓縮感知(compressive sensing，CS)理論是當(dāng)前信號(hào)處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的信號(hào)處理是以奈奎斯特采樣定理為基礎(chǔ)的，信號(hào)通常先采樣后壓縮，而且必須以高于奈奎斯特頻率的速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣和處理。如果信號(hào)是稀疏的或者可壓縮的，則可用遠(yuǎn)低于奈奎斯特頻率的速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣和處理，而且采樣和壓縮同時(shí)進(jìn)行，這就是壓縮感知。在壓縮感知理論中，用信息采樣(即數(shù)據(jù)觀測(cè)或感知)代替了信號(hào)采樣(收端則用信號(hào)重建代替了傳統(tǒng)的解碼)，因此

2、不受奈奎斯特采樣率的限制。這一優(yōu)勢(shì)使得壓縮感知在通信與信息處理的許多方面都有著巨大的應(yīng)用前景。
　　本文在研究壓縮感知理論框架的基礎(chǔ)上，對(duì)壓縮感知理論進(jìn)行了初步研究，提出了一種改進(jìn)的凸優(yōu)化類壓縮感知重構(gòu)算法，并通過(guò)仿真證實(shí)了該算法在重構(gòu)性能上有較明顯的改進(jìn)和提升。在對(duì)壓縮感知理論研究的基礎(chǔ)上，本文又探討了一種新的基于壓縮感知的超寬帶信道估計(jì)方案。在該方案中，將 PN編碼器引人到壓縮感知框架中，用編碼器產(chǎn)生的quasi-Toepli

3、tz矩陣代替完全隨機(jī)的高斯矩陣。由于編碼器有一定的存儲(chǔ)功能，因此除了可將測(cè)量算子存儲(chǔ)外，還能解決對(duì)大數(shù)據(jù)量的壓縮困難問(wèn)題，而且編碼器在硬件和軟件上都容易實(shí)現(xiàn)。此外，因?yàn)橛砂l(fā)射端承擔(dān)了部分復(fù)雜算法節(jié)省了接收端的估計(jì)時(shí)間，本文根據(jù)時(shí)間反轉(zhuǎn)理論將傳統(tǒng)信道模型中接收端的降采樣過(guò)程移到發(fā)射端，從而降低了接收端的復(fù)雜度，加快了數(shù)據(jù)處理速度。本研究分為四個(gè)部分：⑴壓縮感知理論的研究意義及超帶寬技術(shù)發(fā)展；⑵壓縮感知理論框架；⑶超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介；⑷