本文關(guān)鍵詞：超寬帶信號(hào)雙核稀疏逼近與加窗法噪聲抑制

  更多相關(guān)文章： 超寬帶 壓縮感知 信道估計(jì) 雙核稀疏逼近 時(shí)域加窗

【摘要】：超寬帶無線通信作為下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一,具有抗干擾性能強(qiáng)、帶寬極寬、功耗低、安全性高等特點(diǎn),是無線通信中的研究熱點(diǎn)。超寬帶通信系統(tǒng)對(duì)信道衰落的敏感度高,因此,信道估計(jì)在超寬帶技術(shù)中扮演著非常重要的角色。根據(jù)奈奎斯特采樣定理,超寬帶數(shù)字接收機(jī)在信道估計(jì)之前需要以極高的速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣,這對(duì)現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)來說是個(gè)巨大的挑戰(zhàn),也成為超寬帶技術(shù)發(fā)展亟需解決的瓶頸之一。為了降低超寬帶數(shù)字接收機(jī)的采樣速率,J. Paredes, G. R. Arce和Z.Wang提出了利用壓縮感知理論來解決超寬帶系統(tǒng)中信道估計(jì)的問題。壓縮感知理論指出,如果信號(hào)在某一字典或表達(dá)基下表現(xiàn)出稀疏性,那么我們就可以利用一組數(shù)量遠(yuǎn)小于Nyquist采樣點(diǎn)數(shù)的隨機(jī)觀測(cè)值,通過非線性重構(gòu)算法恢復(fù)出原始信號(hào)。通過壓縮感知的使用,可以大大降低超寬帶信號(hào)的采樣速率。本文主要研究基于壓縮感知的脈沖超寬帶信道估計(jì)問題,論文的主要研究成果包括以下兩個(gè)方面：1.以一致性采樣理論為依據(jù),探討了超寬帶信號(hào)的稀疏逼近問題,提出了超寬帶信號(hào)的雙核稀疏逼近方法。相比于傳統(tǒng)的單核稀疏逼近方法,雙核稀疏逼近方法能夠更有效地捕獲超寬帶信號(hào)能量,降低信號(hào)逼近誤差�；陔p核稀疏逼近思想,提出了一類雙核字典,包括雙核希爾伯特字典、雙核交叉希爾伯特字典和雙核疊加希爾伯特字典,并將他們應(yīng)用于基于壓縮感知的超寬帶信道估計(jì)。仿真結(jié)果表明：在單核字典中,希爾伯特生成核構(gòu)造的字典與超寬帶脈沖生成核構(gòu)造的字典性能一致,明顯優(yōu)于導(dǎo)數(shù)生成核構(gòu)造的字典；與單核字典相比,提出的雙核字典可以獲得更高的信道估計(jì)精度,進(jìn)而有效地提升接收機(jī)的誤碼率性能。2.為了抑制噪聲倍增效應(yīng)對(duì)壓縮感知超寬帶信道估計(jì)的影響,提出了時(shí)域加窗的方法。該方法針對(duì)超寬帶多徑信道的特點(diǎn),利用信道模型的先驗(yàn)知識(shí),即平均功率延遲剖面和均方根時(shí)延擴(kuò)展,在信道估計(jì)的過程中加入時(shí)域窗口,舍棄觀測(cè)窗口之外的信道波形,有效地降低了噪聲對(duì)信道估計(jì)過程的影響。仿真結(jié)果表明：當(dāng)采用相同數(shù)量的觀測(cè)值時(shí),時(shí)域加窗方法相比于傳統(tǒng)的壓縮感知信道估計(jì)方法具有更高的信道估計(jì)精度和更好的系統(tǒng)誤碼率性能；當(dāng)誤碼率性能的要求一致時(shí),相比于傳統(tǒng)的壓縮感知信道估計(jì)方法,時(shí)域加窗方法能夠更有效地降低超寬帶信號(hào)的采樣速率；在時(shí)域加窗方法中,相比于單核字典,提出的雙核字典仍然具有更好的誤碼率性能。
【關(guān)鍵詞】：超寬帶 壓縮感知 信道估計(jì) 雙核稀疏逼近 時(shí)域加窗
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN925;TN911.4
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符號(hào)說明12-14
• 第1章 緒論14-18
• 1.1 超寬帶技術(shù)概述14-15
• 1.2 壓縮感知理論概述15-16
• 1.3 壓縮感知在超寬帶信道估計(jì)中的應(yīng)用16-17
• 1.4 本文的研究目的和內(nèi)容安排17-18
• 1.4.1 研究目的17
• 1.4.2 內(nèi)容安排17-18
• 第2章 脈沖超寬帶系統(tǒng)與壓縮感知理論18-32
• 2.1 脈沖超寬帶系統(tǒng)18-23
• 2.1.1 超寬帶脈沖信號(hào)18-19
• 2.1.2 超寬帶信號(hào)的調(diào)制19-21
• 2.1.3 超寬帶信道模型21-23
• 2.1.4 超寬帶接收機(jī)23
• 2.2 壓縮感知理論23-27
• 2.2.1 壓縮感知理論框架24-25
• 2.2.2 信號(hào)的稀疏表示25-26
• 2.2.3 觀測(cè)矩陣26
• 2.2.4 重構(gòu)算法26-27
• 2.3 基于壓縮感知的脈沖超寬帶信道估計(jì)27-31
• 2.3.1 脈沖超寬帶系統(tǒng)模型27-28
• 2.3.2 壓縮感知脈沖超寬帶信道估計(jì)原理28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 脈沖超寬帶信號(hào)的雙核稀疏逼近32-52
• 3.1 一致性采樣理論32-34
• 3.1.1 一致性采樣理論的框架32-33
• 3.1.2 誤差最小化33-34
• 3.2 脈沖超寬帶信號(hào)的雙核稀疏逼近34-39
• 3.2.1 基于希爾伯特變換的生成核35-37
• 3.2.2 雙核稀疏字典的構(gòu)造37-39
• 3.3 性能分析39-51
• 3.3.1 逼近性能分析41-48
• 3.3.2 誤碼率分析48-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于CS-UWB的時(shí)域加窗方法52-60
• 4.1 超寬帶信號(hào)觀測(cè)中的噪聲倍增效應(yīng)52-53
• 4.2 基于CS-UWB的時(shí)域加窗方法53-55
• 4.2.1 超寬帶信道統(tǒng)計(jì)特性53-54
• 4.2.2 時(shí)域加窗方法54-55
• 4.3 性能分析55-59
• 4.3.1 窗口寬度的影響55-58
• 4.3.2 基于雙核希爾伯特字典的加窗方法性能分析58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68-69
• 碩士期間的研究成果69-70
• 附件70

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