本文關(guān)鍵詞：超寬帶信號(hào)高效稀疏表示方法研究

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【摘要】：引人矚目的超寬帶(Ultra-Wide Band,UWB)技術(shù),在近場通信中成為了比較新穎的一種解決方案。超寬帶通信有著很多自身獨(dú)特的優(yōu)勢,例如高數(shù)據(jù)傳輸率以及低廉的設(shè)備成本造價(jià)等等。然而,由于超寬帶信號(hào)的高帶寬與經(jīng)典的奈奎斯特采樣定理的沖突,現(xiàn)有的高速數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換速度和成本上難以滿足要求,導(dǎo)致了其發(fā)展進(jìn)程的緩慢。稀疏表示是壓縮感知理論(Compressed sensing,CS)框架中重要的一環(huán),稀疏表示的主要作用在于利用過完備字典(也可稱為過完備原子庫)來對(duì)信號(hào)進(jìn)行稀疏分解,獲得包含信號(hào)重要信息的稀疏表示系數(shù)。壓縮感知理論新穎之處在于對(duì)信號(hào)所承載的信息的采樣,通過這種針對(duì)性地采樣策略大大降低了采樣速率,解除了傳統(tǒng)采樣定理對(duì)信號(hào)處理的束縛。本論文圍繞稀疏表示方法應(yīng)用在超寬帶通信信號(hào)上展開了若干研究工作。首先,對(duì)壓縮感知理論以及超寬帶通信系統(tǒng)的基本內(nèi)容進(jìn)行了說明介紹,并針對(duì)超寬帶信號(hào)的自然稀疏性進(jìn)行了探究和分析,驗(yàn)證了將稀疏表示方法運(yùn)用在超寬帶信號(hào)上的可行性,為后文中將稀疏表示方法運(yùn)用在超寬帶通信系統(tǒng)中打下基礎(chǔ);其次,本論文研究并提出了一種新式的聚類字典構(gòu)建方法,有效地解決了利用已有的字典訓(xùn)練算法訓(xùn)練出的字典冗余度過高的缺點(diǎn),該改進(jìn)方法削減了構(gòu)建字典時(shí)所需的高計(jì)算復(fù)雜度并解決了冗余結(jié)構(gòu)帶來的計(jì)算速度低的問題,通過軟件模擬仿真發(fā)現(xiàn),利用改進(jìn)后的聚類字典可以快速地完成稀疏分解過程,并獲得較好質(zhì)量的重構(gòu)信號(hào);然后,本文又提出了一種基于集合劃分思想的稀疏分解算法。該算法通過劃分等價(jià)條件來處理初始過完備字典,利用聚類思想精簡了迭代算法的運(yùn)算步驟,削減了計(jì)算復(fù)雜度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在獲得高逼近精度的重構(gòu)信號(hào)的同時(shí)很大程度上地加快了稀疏分解算法的運(yùn)行速度;最后,通過理論分析和實(shí)驗(yàn)仿真測試了上述改進(jìn)方法應(yīng)用于各種超寬帶信號(hào)上的魯棒性及有效性并得出最終結(jié)論。本文的研究結(jié)果驗(yàn)證了稀疏表示方法運(yùn)用于超寬帶通信系統(tǒng)的可行性,為今后的進(jìn)一步研究做出了良好的開端。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN925

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本文編號(hào)：1209016