基于压缩感知的OFDM稀疏信道估计应用

压缩感知理论可通过远低于那奎斯特准则的方式进行采样数据,仍能够精确恢复出原始信号,基于CS技术的信道估计可减少OFDM系统中导频的数量,同时可获得较好的估计性能,本文通过介绍CS理论和OFDM信道估计方法,将CS理论应用到信道估计中,重点介绍通过ROMP算法估计信道冲击响应函数。     

压缩感知在稀疏信道估计中的应用

压缩感知( CS,Compressive Sensing)理论指出可以用低于奈奎斯特抽样定理的速率对稀疏信号进行采样并在收端以很高的概率重建信号,它是目前信号处理领域的研究热点.基于CS理论的信道估计会降低导频辅助信道估计的导频数量且估计性能好,介绍了CS的基本原理和信道估计相关内容,以及正交频分复用(OFDM,Ort...     

基于压缩感知的OFDM稀疏信道估计中的导频设计

为了提高基于压缩感知的正交频分复用( Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)稀疏信道估计性能,提出以互相关矩阵元素之间的距离立方和作为新的导频设计准则,更加准确地评价采样矩阵整体互相关性;针对传统导频搜索算法效率慢的问题,提出一种基于树的顺序替换导频间隔搜索( ...     

基于压缩感知的窄带干扰重构与消除

提出了一种基于压缩感知的TDS-OFDM系统窄带干扰重构方法,通过利用相邻TDS-OFDM帧头的差分采样建立压缩感知模型,能够在不依赖信道估计及在高频谱效率的条件下,精确恢复窄带干扰信号并予以消除,显著提升传输系统传输鲁棒性。     

压缩感知理论在OFDM稀疏信道估计中的应用

结合压缩感知(CS)理论,针对OFDM系统信道稀疏的特性,采用一种新的方法进行信道估计——可压缩采样的匹配追踪算法(CoSaMP),它本质上是一种贪婪算法,利用比较少的导频获得较好的信道估计性能,提高频谱资源利用率的同时,运算速度更快。详细地介绍了CoSaMP的算法原理及步骤,并将它与正交匹配追踪算法(OMP)和匹配追踪算法(MP)的性能进行了比较和分析。通过理论分析和实验仿真,证明了CoSaMP算法的有效性。     

一种新的基于压缩感知理论的稀疏信号重构算法

针对基于l1范数优化的稀疏信号重构算法需要的观测样本数较多,本文以lp范数最小化为目标,结合传统的罚函数(PF)优化思想,给出了基于PF的lp范数迭代重构算法,需要的观测样本数大大低于基于l1范数的优化计算需求,并通过数值实验表明该算法对稀疏信号具有较优的重构效果.     

基于改进压缩感知的宽带低压PLC系统脉冲噪声抑制算法

为解决宽带低压电力线通信(Power Line Communication,PLC)系统中脉冲噪声造成的通信性能不稳定、误比特率高的问题,针对正交频分复用的宽带低压PLC系统提出了一种改进压缩感知的脉冲噪声抑制算法,综合考虑了脉冲噪声恢复精度和时间复杂度去改进先验支撑集获取精度和压缩感知恢复步长。首先,利用改进的门限在接收端筛选出脉冲噪声的先验部分支撑集;其次,将频域的空子载波数据当作观测向量建立压缩感知方程,利用改进的稀疏度自适应匹配追踪算法恢复脉冲噪声;最后,通过减去恢复的脉冲噪声对接收信号进行抑制。仿真结果表明,与传统算法对比,所提算法具有较好的误比特率性能,并在较高信噪比时有更好的恢复性能。     

基于改进广义正交匹配追踪的OFDM稀疏信道估计

在OFDM稀疏信道中,将压缩感知中的广义正交匹配追踪(GOMP)重构算法用到OFDM信道估计中.由于其信道重构的精度比较低,根据其特点做出了改进,提出了一种用于OFDM稀疏信道估计的改进广义正交匹配追踪算法.该改进算法能够在不需要预知信道稀疏度的情况下准确恢复出信号.根据实验和仿真结果可以看出,该改进算法与LS算法、OMP算法、GOMP算法相比,在同样的环境下误比特率以及均方误差相对比较低,而且运算速度比较快,具有一定的实用性.     

OFDM稀疏信道估计中导频设计算法

由于无线信道固有的稀疏性,压缩感知理论已被应用于正交频分复用(OFDM)系统的信道估计中来提高频谱利用率。文中研究OFDM系统稀疏信道中确定性导频的设计问题,针对互相关最小准则的不足,提出了一种基于测量矩阵互相关和测量矩阵列相关平方和最小化的联合算法。仿真结果表明,该算法的归一化均方误差(MSE)和误码率(SER)性能均优于基于互相关最小准则的随机搜索导频,相比于最小二乘算法,稀疏信道估计使用了更少的导频获得了更好的估计效果,提高了频谱利用率。     

基于压缩感知的实时目标追踪算法

提出了一种高效的基于压缩感知的实时目标追踪算法,该算法将空域数据转换到小波域,然后利用变密度采样矩阵对小波域数据进行压缩,从而极大地降低了数据量。在稀疏重建上,将St-OMP算法代替OMP算法以提高稀疏重建的速度。在多种具有挑战性的视频序列上进行实验,结果表明该算法提高了追踪准确度和速度。     

基于压缩感知在线稀疏的红外视频遥感凝视成像

压缩感知理论是一种新兴的数字信号处理方法,在红外遥感视频成像中有很好的应用前景.为了提高红外视频遥感成像的效果,提出了基于压缩感知在线稀疏的红外遥感视频凝视成像方法.介绍了该方法的视频图像分块压缩采样策略,视频图像在线稀疏方法,以及视频图像重构方法.重点研究了有运动目标的红外遥感图像在线稀疏表示方法,提出了迭进分块训练样本的设计方法和累积冗余字典构造方法.通过数值计算可以看出,该方法提高了遥感红外图像的重构效果.     

基于压缩感知的SAR图像目标识别

提出一种基于压缩感知的合成孔径雷达图像目标识别方法,将目标识别问题转化为稀疏表示的近似求解问题。该方法利用测试样本在全体训练样本基下的稀疏性,实现样本间的近似稀疏表示。通过考察稀疏系数主要集中于样本真实类别之上的分布特性,研究了稀疏系数本身对目标类别具有的可区分能力,最后基于稀疏系数的分布特性设计分类算法完成目标识别。基于MSTAR数据中三类目标的实验证明,与目前已有的几种典型方法相比,该方法可以取得更高的识别率,是一种有效的合成孔径雷达图像目标识别方法。     

基于EM-SBL迭代的稀疏SIMO信道频域盲均衡算法

针对单输入多输出系统下稀疏信道均衡问题,提出了一种新的基于最大似然准则的频域迭代均衡算法.首先将多天线联合均衡问题建模为非完整观测数据集下频域信号序列的最大似然估计问题,利用期望最大化算法进行近似迭代求解,最终得到各个单频信号加权求和形式的均衡输出表达式.在每次迭代过程中,算法依次完成均衡输出的更新和信道参数联合条件后验分布的更新.考虑到信道固有的稀疏特性,在求解信道参数联合条件后验时,引入具有稀疏促进作用的先验分布对信道系数加以约束,使用稀疏贝叶斯学习迭代求解信道参数联合条件后验.仿真结果表明,本文算法具有较好的收敛特性和稳态性能,在中高信噪比条件下可以获得接近信道已知条件下的稳态系统误符号率性能.     

基于压缩感知的双基SAR二维高分辨成像算法

双基地合成孔径雷达(SAR)由于收发分置,具有广阔的应用前景,但常规的频域算法不仅面临距离史双根号问题,而且数据采集受Nyquist理论限制,数据量大。近年来提出的压缩感知(CS)理论指出,在一定条件下可以从很少的采样点中以很大的概率重建原始未知稀疏信号。本文将CS理论与双基地SAR模型相结合,提出一种基于CS的双基地SAR二维高分辨成像算法。该算法将二维随机降采样回波数据作为测量值,根据发射信号构造距离向测量矩阵,通过方位向多普勒相位因子构建方位向测量矩阵,利用CS恢复算法对目标进行了分维重建。仿真结果与性能分析表明,该算法在严重欠采样情况下仍能完好的重建原始目标,而且对噪声具有一定的鲁棒性和免疫性。与传统双基SAR成像算法相比,该算法具有更高的分辨率,成像结果峰值更加尖锐,峰值旁瓣比(PLSR)和积分旁瓣比(ILSR)都较低,而且采样率低、数据量少,具有一定的有效性和实用性。      

视频压缩感知中基于结构相似的帧间组稀疏表示重构算法研究

基于视频帧内图像的非局部相似性和帧间信号的相关性,本文提出了一种基于结构相似的帧间组稀疏表示重构算法（SSIM-InterF-GSR）,有效地提高了视频压缩感知的重构性能.在SSIM-InterF-GSR算法中,提出以结构相似度（SSIM）作为相似块匹配准则,在当前帧和参考帧内搜索匹配块生成相似块组,以相似块组的稀疏性作为正则项重构当前帧.同时,还提出了阶梯递减匹配块个数调整方案用于SSIM-InterF-GSR重构算法的迭代过程.仿真结果表明,相比于目前最好的视频压缩感知重构算法（Up-Se-AWEN-HHP）,本文算法获得了更好的重构质量,最多可提升4~5dB.     

基于监督学习的协作宽带压缩频谱检测方案

宽带压缩频谱检测存在信号稀疏度未知和次用户检测开销过大的问题.因此,本文提出一种高效的协作宽带压缩频谱检测方案.首先,推导了一种基于学习的稀疏度自适应预测模型.其次,设计了一种宽带频谱筛选算法.最后,提出一种协作宽带压缩频谱检测方案.仿真结果表明,自适应预测模型的拟合效果优于现有预测模型,并且所提检测方案也有效地降低了次用户采样率和频谱重构时延.     

基于SWCoSaMP算法的稀疏信号重构

压缩感知(compressed sensing, CS)稀疏信号重构本质上是在稀疏约束条件下求解欠定方程组。针对压缩感知匹配追踪(compressed sampling matching pursuit, CoSaMP)算法直接从代理信号中选取非零元素个数两倍作为支撑集,但是不存在迭代量化标准,本文提出了分步压缩感知匹配追踪(stepwise compressed sampling matching pursuit, SWCoSaMP)算法。该算法从块矩阵的逆矩阵定义出发,采用迭代算法得到稀疏信号的支撑集,推出每次迭代支撑集所对应重构误差的L-2范数闭合表达式,从而重构稀疏信号。实验结果表明和原来CoSaMP算法相比,对于非零元素幅度服从均匀分布和高斯分布的稀疏信号,新算法具有更好的重构效果。      

一种基于单像素相机的压缩感知图像重建优化算法

基于压缩感知图像重构和单像素相机成像的基本原理,对单像素成像系统中的图像重建算法进行了改进优化。基于最小范数类优化算法,结合凸优化算法和非凸优化算法各自的优点,设计了一种逼近L₀范数的数学模型,从而实现了从凸优化向非凸优化算法的迭代逼近,即逼近光滑L₀范数算法。该新型算法以更高的效率和更大的概率逼近原始信号全局最优且尽可能稀疏的解。相较于传统压缩感知图像重建的贪婪类算法和最小范数类算法,该算法使压缩感知重建图像的质量和单像素相机的成像效果均得到了有效提升,并通过实验仿真和实际场景的成像实验验证了该优化算法的可行性。     

数字电视系统中OFDM稀疏信道估计算法

针对采用OFDM调制技术的数字电视传输系统,利用信道的稀疏特性提出一种基于子空间拟合的信道估计算法。该算法首先利用参考矩阵列向量与观测向量的相关性来确定信道的非零抽头位置,然后再采用最小二乘算法完成对非零系数值的二次估计,避免了无谓的零抽头估计,改善了算法性能。在低信噪比和导频数较少的情况下,算法仍具有稳健的性能,仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种用于帧内篡改检测的压缩感知视频水印实现算法

 针对视频水印在帧内篡改检测方面定位精度的不足,通过压缩感知对MPEG-4(Moving Picture Experts Group-4)视频内容的特征表示,提出一种新的视频水印生成方法及其帧内篡改检测算法.该算法由压缩感知DCT(Discrete Cosine Transform)测量矩阵对I-VOP(Intra-Video Object Plane)图像提取U、V特征参数,生成基于内容的压缩感知视频水印数据并嵌入到图像Y分量的DCT中高频系数中实现帧内篡改检测.实验结果表明,与Hash视频水印算法比较,压缩感知视频水印数据具有更好的恢复能力,且水印算法对视频帧内篡改定位精度更高.