超寬帶系統(tǒng)中基于壓縮感知理論的信道估計研究.pdf

1、超寬帶（Ultra-Wideband，UWB）系統(tǒng)由于其低功耗、高傳輸速率以及高保密性等優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)的特點，在短距離室內(nèi)通信領(lǐng)域嶄露頭角。但是在超寬帶系統(tǒng)中，原始發(fā)射信號通過無線信道傳輸后，由于信道環(huán)境的不確定性會導(dǎo)致接收到的超寬帶信號嚴(yán)重失真。因此為了較為精準(zhǔn)地重現(xiàn)發(fā)射信號，信道估計技術(shù)成為超寬帶系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點。在系統(tǒng)接收端，超寬帶信號需要極高的采樣速率才能完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，這給目前的硬件工藝水平以及信道估計技術(shù)帶來了極大的挑戰(zhàn)。區(qū)別

2、于傳統(tǒng)的奈奎斯特采樣定理，新興的壓縮感知（Compressive Sensing，CS）理論為解決超寬帶系統(tǒng)中的采樣問題帶來了新的機遇。因為UWB信號和UWB信道都具有稀疏性，將CS理論應(yīng)用在UWB系統(tǒng)中具有可行性和重大的研究意義。
　　本文主要針對基于CS的UWB信道估計問題進行研究。一方面，在傳統(tǒng)的方法中，正交匹配追蹤重構(gòu)算法通過匹配觀測信號中能量最強的原子，來迭代估計信道中對應(yīng)的幅度和時延參數(shù)。但在有噪聲污染的情況下，重構(gòu)算

3、法會錯誤地選擇觀測矩陣中能量并不強的虛假原子，這會導(dǎo)致整個系統(tǒng)重構(gòu)性能的降低。另一方面，在傳統(tǒng)模擬超寬帶信道估計方案中，對信號進行觀測采樣的同時，放大了信道噪聲的不利影響，并且接收機的復(fù)雜度很高?；谏鲜鰡栴}，為了抑制噪聲對估計信道結(jié)果的不利影響、降低UWB系統(tǒng)的復(fù)雜度，本文在CS稀疏表示基和觀測矩陣的設(shè)計上進行了改進，具體內(nèi)容如下：
　?。?）在本文第三章中，為了避免選用受到噪聲污染的虛假原子去進行重構(gòu)，對稀疏表示字典賦予加權(quán)因

4、子。從信道沖激響應(yīng)的平均功率延遲剖面中能看到，其接收功率隨著不同多徑分量到達時間的增大而呈指數(shù)衰減。本文以此剖面曲線作為多徑字典的加權(quán)系數(shù)，對時延小的路徑賦予較大的加權(quán)因子，對時延大的路徑賦予較小的加權(quán)因子，使多徑脈沖能量按照PDP指數(shù)衰減的規(guī)律在變化。時延小的具有較高的能量，這樣可以提高重構(gòu)時的路徑選擇的準(zhǔn)確度，從而提高信道的估計性能。
　?。?）在本文第四章中，為了減弱信道噪聲對接收機輸入端信號的污染，在UWB系統(tǒng)發(fā)送端引入數(shù)