本文關(guān)鍵詞：貝葉斯壓縮感知在脈沖超寬帶通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：脈沖超寬帶(Impulse Radio Ultra Wideband,IR-UWB)通信技術(shù)通過(guò)發(fā)送極短脈沖波形來(lái)攜帶信息,無(wú)需載波調(diào)制,在短距離范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆Ｈ欢?IR-UWB信號(hào)在時(shí)域上的脈沖持續(xù)時(shí)間極短,使得其在頻域上的帶寬極高,這就給接收機(jī)的采樣單元帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn),現(xiàn)階段的高速模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Convertor,ADC)難以低成本實(shí)現(xiàn),成為阻礙該技術(shù)發(fā)展的主要因素。壓縮感知(Compressive Sensing,CS)的出現(xiàn),為信號(hào)采樣提供了新的解決方案。CS理論指出,若一個(gè)信號(hào)可以在某個(gè)域(或基)進(jìn)行稀疏表示或是具有可壓縮特性,則通過(guò)少量的隨機(jī)采樣值便可以對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)。IR-UWB信道和信號(hào)在時(shí)域上具備天然的稀疏特性,因此將CS理論引入IR-UWB用以降低系統(tǒng)采樣率,構(gòu)建CS-UWB系統(tǒng)來(lái)解決高速ADC難以低成本實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題,成為了近年來(lái)IR-UWB研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)�？紤]到IR-UWB多徑信道和調(diào)制信號(hào)特征具備遠(yuǎn)多于稀疏的統(tǒng)計(jì)及確定性先驗(yàn),本文從貝葉斯視角出發(fā),對(duì)CS框架下的IR-UWB系統(tǒng)展開(kāi)了深入研究,具體研究?jī)?nèi)容包括:首先將CS-UWB中的CS重構(gòu)描述為稀疏貝葉斯模型,提出了BCS-UWB系統(tǒng)架構(gòu)。在此框架下,基于對(duì)信道特征的統(tǒng)計(jì)先驗(yàn)分析和信道的準(zhǔn)靜態(tài)特性,提出了分兩階段來(lái)完成信道估計(jì)的方案,第一階段用來(lái)估計(jì)出信道的簇結(jié)構(gòu)信息,獲得信道的簇位置集,第二階段利用BCS重構(gòu)算法,結(jié)合得到的簇位置集來(lái)獲得信道沖擊響應(yīng)幅值的估計(jì),提高信道沖擊響應(yīng)的重構(gòu)信噪比,并將所得信道估計(jì)結(jié)果用于信號(hào)解調(diào)中,降低了比特誤碼率(Bits Error Rate)。進(jìn)一步,結(jié)合所設(shè)計(jì)的速率達(dá)150 Mbps的調(diào)制方案BPM-4PPM,研究了考慮調(diào)制信號(hào)所具備的位置、幅值等確定性先驗(yàn)信息的信號(hào)解調(diào)方法,提出了基于位置分組和幅值逼近的修正子空間追蹤(Modified Subspace Pursuit,Mod-SP)算法來(lái)完成信號(hào)的解調(diào),進(jìn)一步降低了信號(hào)解調(diào)的比特誤碼率,提升了系統(tǒng)的整體性能。本文的研究論證了BCS框架下的IR-UWB系統(tǒng)可獲得比傳統(tǒng)CS框架下的IR-UWB系統(tǒng)更優(yōu)異的性能,拓展了基于壓縮感知的IR-UWB系統(tǒng)的研究范疇,為未來(lái)低復(fù)雜度、高性能IR-UWB系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了又一種新的可選思路。
[Abstract]:An IR - UWB system is proposed to solve the problem of high data transmission in the field of high speed ADC . The proposed scheme is based on the statistical prior analysis of channel characteristics and quasi - static characteristics of channel . In this paper , we propose a modified Subspace Tracking ( Mod - SP ) algorithm based on position grouping and amplitude approximation to complete the demodulation of the signal , further reduce the bit error rate of the signal demodulation and improve the overall performance of the system . The research demonstrates that the IR - UWB system under the BCS framework can achieve the better performance than the IR - UWB system under the traditional CS framework , and expands the research scope of the IR - UWB system based on compression sensing .

【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】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN925

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