壓縮感知理論及其在無線信道信道估計中的應(yīng)用研究.pdf

1、壓縮感知(compressive sensing，CS)理論是當前信號處理領(lǐng)域的研究熱點之一。傳統(tǒng)的信號處理是以奈奎斯特采樣定理為基礎(chǔ)的，信號通常先采樣后壓縮，而且必須以高于奈奎斯特頻率的速率對信號進行采樣和處理。如果信號是稀疏的或者可壓縮的，則可用遠低于奈奎斯特頻率的速率對信號進行采樣和處理，而且采樣和壓縮同時進行，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)觀測或感知)代替了信號采樣(收端則用信號重建代替了傳統(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，對壓縮感知理論進行了初步研究，提出了一種改進的凸優(yōu)化類壓縮感知重構(gòu)算法，并通過仿真證實了該算法在重構(gòu)性能上有較明顯的改進和提升。在對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矩陣代替完全隨機的高斯矩陣。由于編碼器有一定的存儲功能，因此除了可將測量算子存儲外，還能解決對大數(shù)據(jù)量的壓縮困難問題，而且編碼器在硬件和軟件上都容易實現(xiàn)。此外，因為由發(fā)射端承擔了部分復(fù)雜算法節(jié)省了接收端的估計時間，本文根據(jù)時間反轉(zhuǎn)理論將傳統(tǒng)信道模型中接收端的降采樣過程移到發(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超寬帶無線通信系統(tǒng)簡介；⑷