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1、 单位代码： 10293 密 级 :_ 硕 士 学 位 论 文 论文题目：压缩感知理论及其在无线信道 信道估计中的应用研究 Y001090604_ 于向楠_ 郑宝玉_ 信号与信息处理_ 无线通信与信号处理技术_ 工学硕士_ 二一二年三月_ 学号 姓名 导 师 学 科 专 业 研 究 方 向 申请学位类别 论文提交日期 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一
2、同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名：_日期：_ 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内容和 纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 （包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生部 办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名：_ 日
3、期：_ 学科 、专业：工 学 、信号与信息处理 研 究 方 向：无线通信与信号处理技术 作 者：于向楠 指导教师：郑宝玉 教授 题 目：压缩感知理论研究及其在无线信道估计中的应用研究 英文题目：Research on Compressed Sensing and the Application in wireless Channel Estimation 主 题 词：压缩感知，超宽带，PN编码器，信道估计 Keywords: Compressed Sensing, UWB, PN encoder, Channel Estimation 南 京 邮 电 大 学南 京 邮 电 大 学南 京 邮 电
4、 大 学南 京 邮 电 大 学 硕士学位论文摘要硕士学位论文摘要硕士学位论文摘要硕士学位论文摘要 南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘摘摘摘 要要要要 压缩感知（compressive sensing，CS）理论是当前信号处理领域的研究热点之一。传统 的信号处理是以奈奎斯特采样定理为基础的，信号通常先采样后压缩，而且必须以高于奈奎 斯特频率的速率对信号进行采样和处理。如果信号是稀疏的或者可压缩的，则可用远低于奈 奎斯特频率的速率对信号进行采样和处理，而且采样和压缩同时进行，这就是压缩感知。在 压缩感知理论中，用信息采样(即数据观测或感知）代替了信号采样（收端则用信号重建代 替了传统的解码）
5、，因此不受奈奎斯特采样率的限制。这一优势使得压缩感知在通信与信息 处理的许多方面都有着巨大的 应用前景。 本文在研究压缩感知理论框架的基础上，对压缩感知理论进行了初步研究，提出了一种 改进的凸优化类压缩感知重构算法，并通过仿真证实了该算法在重构性能上有较明显的改进 和提升。在对压缩感知理论研究的基础上，本文又探讨了一种新的基于压缩感知的超宽带信 道估计方案。在该方案中，将 PN 编码器引人到压缩感知框架中，用编码器产生的 quasi- Toeplitz 矩阵代替完全随机的高斯矩阵。由于编码器有一定的存储功能，因此除了可将测量 算子存储外，还能解决对大数据量的压缩困难问题，而且编码器在硬件和软件
6、上都容易实 现。此外，因为由发射端承担了部分复杂算法节省了接收端的估计时间，本文根据时间反转 理论将传统信道模型中接收端的降采样过程移到发射端，从而降低了接收端的复杂度，加快 了数据处理速度。 本文主要包括如下四个部分： 压缩感知理论的研究意义及超带宽技术发展 压缩感知理论框架 超宽带无线通信系统简介 基于压缩感知技术的超带宽信道估计 这一研究结果，可供进一步研究压缩感知及其在超宽带无线通信系统信道估计中应用参 考。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 Abstract II Abstract Compressed sensing theory is one of current research
7、 focuses in the field of signal processing. Traditional signal processing is based on the Nyquist sampling theorem, in which the signal is usually sampled firstly and then compressed, and the signal sampling and processing rate must be higher than the Nyquist frequency. If the signal is sparse or co
8、mpressiblem, the signal can be sampled and processed at the same time with the rate far below the Nyquist frequency, which is compressed sensing. In the theory of compressed sensing,information sampling (ie, the data of observation or perception)is instead of the signal sampling(the signal reconstru
9、ctionthe traditional decoding at the receiving end )，and therefore it can not subject to the Nyquist sampling rate. This advantage makes the compressed sensing theory has a great prospect in many aspects of communications and information processing. This paper proposes an improved convex optimizatio
10、n compressed sensing reconstruction algorithm based on study in the compressed sensing theory framework and the simulation of the algorithm confirmes the reconstruction performance of improved one is better obviously. Based on compressed sensing theory research, this paper also discusses a new ultra
11、-wideband channel estimation scheme based on compressed sensing. In this scheme, the PN encoder is introduced into the framework of compressed sensing so that the quasi-Toeplitz Matrice produced by the PN encoder is instead of completely random Gaussian matrix.The encoder can store the measurement o
12、perators and solve the difficult problems in a large amount of data compression for its storage function, and the encoder is easy to implement in the hardware and software. In addition, the transmitter bears a part of the complex algorithm computation to save the reconstruction time of receiving end
13、. The model moves the down-sampling process in traditional channel estimation model to the emission side according to the time reversal theory so that to reduce the complexity of the receiving end and speed up data processing speed. This article consists of the following four parts: The research sig
14、nificance of compressed sensing theory and ultra wideband technology development Compressed sensing theory framework Introduction of UWB wireless communication system 南京邮电大学硕士研究生学位论文 Abstract III Ultra-bandwidth channel estimation method based on compressed sensing technology The study results of th
15、is paper can be as reference for further research in compressed sensing and its application in ultra-wideband wireless communication system. Keywords: Compressed Sensing, UWB, PN encoder, Channel Estimation 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略语 IV 缩略语缩略语缩略语缩略语 CS Compressed Sensing 或称 Compressed Sampling 压缩感知 UWB Ultra Wide Band 超宽带 FCC Federal Communications Commission 美国联邦通信委员会 CSI Channel state information 信道状态信息 DSP Digital Signal Processing 数字信号
