收藏本站
《吉林大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于压缩传感的无线通信系统信道估计研究

于华楠  
【摘要】:随着无线通信技术的发展和无线通信应用领域的扩展,无线信道环境越来越复杂,信道估计质量的好坏直接影响接收机对信号的处理和解释,并最终严重影响系统的通信性能。传统的信道估计方法不能充分利用空间分散引起的信道固有的稀疏性,信道估计的精度和效率受到一定限制。压缩传感是一种全新的数据采集、处理方式,它能够从极少数的观测样本中准确的恢复出原始数据。本文基于此理论框架,将压缩传感重建算法和信道估计算法有机结合起来,充分利用信道参数在字典域下的稀疏特性,研究了稀疏信道估计的关键问题,以及过完备字典优化设计的具体算法,发展了更加灵活高效的信道估计方法,在降低算法复杂度和节约成本的同时,获得了理想的估计性能。 本文将压缩传感理论应用于具有稀疏特性的超宽带系统信道估计中,提出了基于滤波矩阵的信道估计算法,通过在发送端增加有限冲激响应滤波模块,代替接收端的观测矩阵,从而避免了观测矩阵实现信号空间降维的同时放大噪声的现象,获得比随机观测算法更高的信道估计质量。此外,本文对比了丹茨格选择器(Dantzig Selector,DS)、基追踪降噪(Basis Pursuit De-noising, BPDN)算法和正交匹配跟踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法,验证了滤波矩阵估计算法的有效性,并给出压缩传感重建算法的选择建议。 本文对基于压缩传感理论的OFDM水声通信系统的信道估计问题进行研究,提出了一种过完备字典优化设计算法,通过调整信道参数降低过完备字典的互相关系数,解决了原子间互相关系数较大导致算法重建失败的问题。通过分析频带宽度、信道相干带宽以及传输导频信号的子载波数对过完备字典中原子之间相关性的影响,设计传输导频的子载波数等参数条件,同时采用导频信息生成观测矩阵,获得了较高的重建质量和较低的算法复杂度。此外,本文利用三维仿真效果图分析参数条件,并在复平面单位圆上解释和完善优化算法,同时采用DS算法、BPDN算法和OMP算法仿真分析优化后字典的优越性。 在基于压缩传感理论的水声信道估计算法的研究中,本文针对OFDM系统对频率极其敏感,极易受水声信道中多普勒频移影响的特点,结合压缩传感理论框架提出计及多普勒频移的直接信道估计算法,在该领域首次尝试不进行补偿的估计方法,以避免信道估计效果对多普勒频移补偿精确度的高度依赖。本文将多普勒频移对水声信道冲激响应的影响等效成过完备字典中原子位置的移动和稀疏衰减值的变化,从而直接应用压缩传感理论估计OFDM水声信道参数。仿真实验结果证明该算法的信道估计精度略低于完美多普勒补偿后的压缩传感估计算法,但明显优于存在补偿误差的情况。 本文将基于压缩传感理论的OFDM水声通信信道估计算法推广到MIMO-OFDM水声通信系统中,提出了基于压缩传感理论的MIMO-OFDM信道估计算法。由于充分利用水声信道的稀疏特征,该算法具有较高的估计精度。本文将MIMO系统中每个接收天线和所有发射天线之间的水声信道的冲激响应连接在一起作为压缩传感理论中待估计的稀疏信号,并利用一系列非正交基在过完备字典下描述待重建信号,设计符合压缩传感理论框架的过完备字典。通过对比分析BPDN算法、DS算法,以及OMP算法的信道估计性能,进一步验证了算法的有效性。仿真实验结果表明,基于压缩传感的稀疏信道估计算法具有优于传统最小二乘算法的信道估计精度,并且在最小二乘矩阵求逆奇异的情况下仍能准确的估计出信道参数。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN914

手机知网App
【参考文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 程恩;水声电子邮件传输研究[D];厦门大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 童军;宽带无线通信中的MIMO-OFDM技术研究[D];电子科技大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄光明,赵惠昌;伪随机码调相引信的抗干扰与干扰研究[J];兵工学报;2004年06期
2 王爱华,黄其华;全数字扩频收发信机技术[J];北京理工大学学报;2003年06期
3 吴明捷,胡鑫;微弱扩频通信系统主要性能指标的分析[J];北京石油化工学院学报;2004年02期
4 郭培源,李焕杰;基于FPGA的QPSK调制器设计与实现[J];北京工商大学学报(自然科学版);2005年01期
5 乔继红,顾伟娟;基于CPLD的HDB3码编译码器的设计[J];北京工商大学学报(自然科学版);2005年01期
6 朱锡,孙雪荣 ,石勇;船舶水下结构噪声数值计算方法研究概况[J];船舶工程;2004年01期
7 洪明,陈浩然;含分层损伤复合材料层合板声激励下振动特性研究[J];船舶力学;2004年02期
8 王长江,余汝安;均匀线阵测向问题的谱估计法[J];川北教育学院学报;2002年02期
9 余淑安,王长江;互相关法估计噪声中的周期信号[J];四川职业技术学院学报;2003年03期
10 岳云峰,李怀盛,马春光,李晓青;单线数字温度传感器DS18B20数据校验与纠错[J];传感器技术;2002年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孔嘉;萧宝瑾;郗绣锦;;反相对称调制在频域中的应用[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
2 戴鑫焱;陈正荣;毕国平;;Gold序列抗多址干扰性能及在短波通信中的应用[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
3 潘斌;尹大勇;邓昊;程放;;人造板生产线应用无线短程网技术的探讨[A];2007全国木材加工技术与装备发展研讨会论文集[C];2007年
4 郭新毅;马力;吴国清;;浅海沉积层中界面波的传播以及掩埋目标的回波[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年
5 陈文剑;席嫒嫒;朱广平;孙辉;;声波穿透沙层后能量损失规律的实验研究[A];2007年全国水声学学术会议论文集[C];2007年
6 戴光智;陈铁群;薛家祥;;基于微扫描技术焊缝超声图像的超分辨率重建[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会(MCMI'2007)论文集(上册)[C];2007年
7 王群;田景军;刘志文;;基于小波变换和自相关分析的多普勒胎心信号检测算法[A];2008年医疗仪器学术年会暨理事会论文汇编[C];2008年
8 黄天发;王景国;曹伟军;;高速公路智能监控应急系统[A];2007年全国第十六届十三省(市)光学学术会议论文集[C];2007年
9 周鑫;赵海宁;何昭;卞昕;蒋志清;侯立新;;WCDMA数字移动通信系统信道化原理及其在计量中的应用[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(一)[C];2007年
10 李长龙;余江;谢云;裴以建;;利用二维中值滤波对彩色图像进行处理[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王英民;最优化技术及其在水声信号处理中的应用[D];西北工业大学;2002年
2 马艳;基于小波变换的畸变信道检测和目标特征提取研究[D];西北工业大学;2002年
3 许肖梅;浅海水声数据传输技术研究[D];厦门大学;2002年
4 张天骐;DS及DS/CDMA信号的估计方法研究[D];电子科技大学;2002年
5 姒强;一种基于中频采样的雷达数字波形产生方法研究[D];电子科技大学;2003年
6 张炬;TDMA和CDMA通信系统关键技术研究[D];电子科技大学;2002年
7 董阳泽;声诱饵仿真评估系统的研究和实现[D];西北工业大学;2002年
8 王峰;基于高阶统计量的水声信道盲均衡理论与算法[D];西北工业大学;2003年
9 李霞;基于连续小波变换的水下信号处理技术研究[D];西北工业大学;2003年
10 张小凤;双/多基地声呐定位及目标特性研究[D];西北工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 付智敏;PLRS系统的仿真研究[D];电子科技大学;2001年
2 张曲;基于频号信息解调的短波ALE Modem及相关链路协议实现研究[D];电子科技大学;2001年
3 成守红;高速数据采集系统的研制[D];电子科技大学;2001年
4 马康红;水声数字通信系统研究[D];西北工业大学;2001年
5 杨琳;主动攻击水雷目标运动估计与攻击时机分析[D];西北工业大学;2001年
6 杨海;分布式目标建模及其高分辨方位估计[D];西北工业大学;2001年
7 丛海林;基于DSP的全数字MSK调制解调系统[D];大连海事大学;2001年
8 黄继东;应用微处理器ARM设计高性能GPS接收机[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2002年
9 陈建中;特种小卫星扩频通信系统中的下变频与纠错编码的研究[D];重庆大学;2002年
10 陈剑;无源无线声表面波传感器的数字信号处理研究[D];重庆大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 居美艳,酆广增;MC DS-CDMA系统中信道估计器的比较[J];南京邮电学院学报;2005年03期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 马小骏,赵民建,陈文正;一种跳频同步的抗干扰方法[J];电讯技术;2004年04期
2 程郁凡,韩玮,李少谦;基于FFT的快速跳频同步信号存在性检测[J];电子科技大学学报;2003年05期
3 宋培林,沈保锁;差分跳频的解调窗口同步算法[J];电声技术;2004年09期
4 焦李成,谭山;图像的多尺度几何分析:回顾和展望[J];电子学报;2003年S1期
5 付祝财,杨莘元,王阳;电子邮件SMTP/POP3收发协议的研究与实现[J];信息技术;2004年08期
6 杨晓君,卢盛杰;短波跳频通信快速扫描式自同步方法[J];哈尔滨工程大学学报;2000年04期
7 张继东,郑宝玉;基于导频的OFDM信道估计及其研究进展[J];通信学报;2003年11期
8 张仁和;中国海洋声学研究进展[J];物理;1994年09期
9 许克平,许天增,许茹,程恩,王清池,粘宝卿;基于水声的水下无线通信研究[J];厦门大学学报(自然科学版);2001年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 许肖梅;浅海水声数据传输技术研究[D];厦门大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈东升;水声信道抗多途跳频通信中同步技术的研究[D];厦门大学;2002年
2 杨愚;图像稀疏分解快速实现与初步应用[D];西南交通大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙君;袁东风;;小波去噪结合信道估计在OFDM系统中的应用[J];山东大学学报(工学版);2006年02期
2 陈元电;杜洁芝;;OFDM无线信道估计中MLE算法的实现[J];中国科技信息;2006年16期
3 林宏伟;赵晓寒;;基于MC-CDMA系统的信道估计技术探讨[J];信息系统工程;2011年05期
4 张瑞齐;廖桂生;;一种循环保护前缀不足的OFDM信道估计算法[J];电波科学学报;2005年05期
5 白皓东;戚银城;张京席;;基于PN序列的OFDM系统信道估计方法研究[J];电脑与信息技术;2009年01期
6 王昵;邓平;;OFDM系统导频信道估计内插算法研究(英文)[J];成都信息工程学院学报;2008年02期
7 刘文珂,马晨欣,胡君杰;一种新颖的STBC-OFDM信道估计算法[J];信息工程大学学报;2005年03期
8 姜俊迪;林如俭;;一种OFDM时域导频插入的最小二乘估计方法[J];电子测量技术;2008年03期
9 沈传宇;肖丽萍;张吉星;;一种OFDM导频的信道估计算法的研究[J];无线电通信技术;2008年04期
10 肖丽萍;郝磊;段再超;许成谦;;基于失配序列的OFDM信道估计[J];信号处理;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王东;栾英姿;;一种基于MMSE的OFDM系统信道估计改进算法[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
2 高云;李晓松;刘文京;李绍胜;;一种改进的OFDM系统信道估计算法[A];全国第一届信号处理学术会议暨中国高科技产业化研究会信号处理分会筹备工作委员会第三次工作会议专刊[C];2007年
3 张宏滔;熊省军;;水声OFDM通信系统基于导频的二维信道估计方法[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2006学术年会论文集(下册)[C];2006年
4 陈自力;贺中堂;;OFDM系统基于二维维纳滤波器信道估计优化算法的研究[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年
5 俞苗亮;李有明;;信道估计误差对多用户自适应功率分配算法影响的性能分析[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
6 李明峰;李有明;;小波去噪在超宽带MIMO信道估计中的应用[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
7 刘霞;;基于隐训练序列的OFDM系统信道估计与跟踪[A];2006’和谐开发中国西部声学学术交流会论文集[C];2006年
8 刘宇飞;;基于IEEE802.16e系统的时域信道参数估计算法[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(下)[C];2008年
9 史夏洁;刘俊豪;束锋;王建新;梁彦;;IQ不平衡OFDM接收机基于频域LS补偿技术的改进算法[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
10 吴江;吴伟陵;;稳健型OFDM系统信道估计方法比较研究[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;瑞澜积极组织W-OFDM阵营[N];人民邮电;2002年
2 赵艳秋 刘恒 汪光森 王乘(本报记者 赵艳秋);OFDM电力载波芯片陆续面市 应用效果决定前景[N];中国电子报;2009年
3 记者 沈勤誉/美国奥兰多;飞思卡尔孤军奋战OFDM联盟[N];电子资讯时报;2005年
4 ;首款MB-OFDM UWB接收器[N];计算机世界;2004年
5 同阐;OFDM:在3.5GHz应用中崛起[N];通信产业报;2003年
6 赵;OFDM调制方式加速PLC应用进程[N];中国电子报;2009年
7 ;W—OFDM在无线接入的应用[N];中国电子报;2001年
8 许炜;OFDM CDMA的新对手[N];中国计算机报;2001年
9 加拿大运通;W-OFDM在3.5GHz无线接入中的应用[N];人民邮电;2002年
10 王涛;Flash-OFDM无力撼动“3G版图”[N];通信产业报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张宇;MIMO-OFDM系统信道估计与同步技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 杨杰;OFDM通信系统容量与信道估计研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 贾敏;OFDM通信系统的信道估计及多址技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 王刚;MIMO-OFDM宽带无线通信系统信道估计技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
5 尼俊红;有关OFDM系统的信道估计和干扰消除技术[D];北京邮电大学;2009年
6 才华;MIMO-OFDM系统信道估计理论的研究[D];吉林大学;2010年
7 居敏;OFDM系统信道估计技术的研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 景源;MIMO-OFDM无线通信系统中信道估计和频率同步的研究[D];大连理工大学;2010年
9 任大孟;快速时变信道下无线OFDM系统信道估计技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 罗文亮;基于低压配电网的OFDM调制技术及其应用研究[D];西安理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 焦明伟;低压电力线OFDM通信系统的信道估计技术研究[D];新疆大学;2010年
2 周婧;OFDM中的信道估计与均衡联合接收方案[D];北京邮电大学;2011年
3 王文静;OFDM系统信道估计技术的研究[D];西安理工大学;2010年
4 喻永华;OFDM系统信道估计的研究[D];中南大学;2010年
5 孔雪艳;低压电力线OFDM系统中信道估计技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 苗英蕊;OFDM系统增强型信道估计技术算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 王琳;高速通讯接口中OFDM信道估计技术研究与实现[D];西安电子科技大学;2010年
8 党健;OFDM系统中同步与信道估计技术的研究[D];西安电子科技大学;2010年
9 张辉;OFDM系统中信道估计技术的研究[D];重庆大学;2010年
10 李建刚;OFDM系统的信道估计关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026