基于压缩感知的多中继协作通信系统稀疏信道估计算法研究

提出了一种基于压缩感知理论的多中继协作通信系统稀疏信道估计方法.采用正交匹配追踪（Orthogonal Matching Pursuit,OMP）压缩感知算法,对时域信道脉冲响应进行估计.对多中继协作通信系统进行稀疏建模;结合压缩感知理论构建观测矩阵,并给出卷积信道的稀疏表示;利用压缩信道感知算法重建了系统的卷积复合信道.仿真结果表明,与传统的最小二乘法（Least Square,LS）相比,采用压缩感知理论的信道估计算法,能利用较少的导频信号获得很好的信道估计性能,提高了频谱利用率.     

一种改进LS信道估计算法在稀疏多径水声信道中的应用

为了消除水声正交频分复用调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统中噪声对稀疏多径信道估计的影响,提出了一种改进的最小二乘(Least-Square,LS)信道估计算法。该方法在传统基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)插值的信道估计结构上进行了改进,得到了基于阈值探测的DFT插值信道估计方法,该方法将小于阈值的时域信道响应置零,探测最有效信道抽头,有效消除噪声干扰的影响。仿真结果验证了DFT插值在稀疏多径水声信道估计中的实用性;得到了当循环前缀长度与信道长度越接近时信道估计性能(Bit Error Rate,BER)越好的结论;确定了在两种调制方式下算法的阈值系数范围;且该新算法与已有算法所需的信噪比可低约2 d B,解决了用循环前缀长度来近似信道真实长度的实际问题。     

水声信道多径参数的一种高分辨估计方法

水声信道多径参数的实时估计对于提高接收机性能有重要意义.本文提出了约束WRELAX算法,并结合最小e1范数系数分解方法,提出了一种新的高分辨信道多径参数估计方法.这种新方法不但能够分辨时延结构紧密的多径分量,而且能有效改善多径衰减参数的估计.本文利用这种新方法对浅海区实测数据进行分析,清晰地展示出了信道多径参数的稀疏结构,并准确地估计了信道的多径扩散,结论与声场计算的结果是吻合的.     

水声信道多径参数的一种高分辨估计方法

水声信道多径参数的实时估计对于提高接收机性能有重要意义.本文提出了约束WRELAX算法,并结合最小e1范数系数分解方法,提出了一种新的高分辨信道多径参数估计方法.这种新方法不但能够分辨时延结构紧密的多径分量,而且能有效改善多径衰减参数的估计.本文利用这种新方法对浅海区实测数据进行分析,清晰地展示出了信道多径参数的稀疏结构,并准确地估计了信道的多径扩散,结论与声场计算的结果是吻合的.     

水声信号动态阈值正交匹配追踪降噪方法

为了对实时采集的水声信号进行数据压缩的同时实现信号降噪,提出了一种动态阈值正交匹配追踪方法(Dynamic Threshold Orthogonal Matching Pursuit,DTOMP)。该方法将稀疏分解原理应用于水声信号的预处理,通过在正交匹配追踪算法中引入阈值约束,并根据噪声分布特性将其分为两部分,用以控制预设置的参数。通过对加噪正弦信号、实测鲸鱼叫声和舰船辐射噪声信号的降噪实验,表明该方法能够在对原始水声信号进行压缩的同时提高信噪比,且在较宽的信噪比变化范围内比小波方法具有更好的降噪性能。     

基于压缩感知的OFDM水声通信信道二次估计算法

该文主要研究OFDM水声通信信道二次估计技术,针对传统信道二次估计算法跟踪估计缓慢时变水声信道存在误码遗传的缺点,提出了一种基于压缩感知的信道二次估计算法。该算法结合水声信道的稀疏特性,利用经过编码校验后的大多数可靠信息,二次匹配追踪信道频域响应,作为系统均衡器的反馈输入信息和次时段信道初始信息,有效地抑制了系统的误码遗传。通过Matlab仿真实验和水池试验,验证了基于压缩感知的信道二次估计算法的可靠性和高效性。     

基于正交匹配追踪算法的虚拟内插空间平滑DOA估计

针对正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit, OMP)算法在实际的波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计应用中,测向分辨率较低且在相干信号环境下估计性能较差的问题,提出了一种虚拟阵列空间平滑DOA估计算法.以互质阵列为模型,通过在正交匹配追踪算法重构信号的基础上,使用虚拟内插的方法,构造均匀虚拟阵列,能够提高波达方向的估计精度,加入空间平滑算法,可以分辨相干信号.仿真结果表明,使用虚拟内插算法之后,空间谱图波峰更尖锐,且在信噪比为0 dB时,最高探测精度提高到2°,测向分辨率明显有所提升,同时加入空间平滑算法,可以有效地分辨相干信号,且在信噪比为0 dB时,最高探测精度提高为4.7°,验证了本文方法的有效性.     

基于频率着色的稀疏贝叶斯宽带波达角估计方法

为了提升稀疏贝叶斯(Sparse Bayesian Learning, SBL)算法在干扰环境下对目标信号的检测能力,提出将频率着色技术(Frequency Coloring, FC)推广至SBL算法中。在SBL-FC算法中,首先将阵列接收信号通过傅里叶变换转换至各个子带,在各子带内利用SBL算法进行波达角估计,输出功率谱。不同于常规的SBL算法仅将各子带的功率谱进行简单地叠加,算法考虑干扰和目标频谱结构的差异性,对各子带进行不同的着色,使得干扰和目标轨迹在方位时间历程图上对应于不同的颜色,从而使得目标轨迹更易被提取。数值仿真和实验数据分析表明,利用目标和干扰频谱结构的差异性可有效提升SBL算法在干扰环境下对目标信号的检测能力。     

一种低复杂度的正交频分复用水声信道估计方法

高可靠性、低复杂度的信道估计是实现正交频分复用(OFDM)数据通信的必要前提。由于水声信道是时间、频率高度散射的信道,传统的基于维纳滤波的信道估计复杂度过高,参考无线信道的广义平稳非相关散射(WSSUS)模型,本文提出了一种基于最小均方误差(MMSE)准则的低复杂度OFDM水声信道估计方案,其运算复杂度明显降低,并被实际实验证明是可行、有效的。     

一种基于SPIHT和匹配追踪的图像编码方法——SPMP算法

为了更好地利用图像的结构特征,提高图像重建的质量,提出了一种基于多级树集合划分(SPIHT)和匹配追踪(MP)的分层图像编码方法--(SPMP)算法.该方法首先采用拉普拉斯金字塔(Laplacian Pyramid)算法将原始图像分解成低频平滑层和高频细节层,然后使用离散小波变换和SPIHT算法编码图像的低频成分,使用...     

稀疏多径信道自适应均衡算法研究

针对传统自适应均衡算法在稀疏多径信道中性能较差的问题,提出了一种基于l₂-范数的自适应均衡算法。该算法利用稀疏多径信道下均衡器权值的稀疏性,将自适应均衡器的训练过程看作压缩感知理论中稀疏信号对字典的加权求和,以解决迭代参数的设置及收敛速度慢的问题。该算法将l₂-范数和压缩感知相结合,不仅提高了权值的精度,而且降低了计算复杂度。仿真结果表明,该算法计算量小,训练序列少,具有较好的性能,对提高系统的通信性能具有参考价值。     

基于稀疏分解的多分量线性调频信号参数估计∗

本文提出了一种多分量线性调频信号的参数估计方法。基于过完备Gabor字典的Matching Pursuit算法,可以将信号表示为Gabor原子的线性组合。这些原子有效的揭示了信号的内在时频结构特征,是信号的一种稀疏表示。本文直接利用分解得到的稀疏信息对信号中调频分量的调频率、初始频率和结束频率进行估计。仿真结果显示,该方法适用于存在强有意干扰或者有色噪声的环境。     

基于分数阶傅里叶变换的水声信道参数估计

准确估计水声信道参数,对提高通信系统的性能有着重要的意义。Chirp脉冲有良好的相关性,常被用作信道探测信号。鉴于分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)对chirp类信号的处理特性,用chirp信号作为测量信号,FRFT作为后端处理技术,可以得到很好的处理效果。研究了基于FRFT的水声信道多途时延和多普勒频偏参数估计的原理和方法,该方法通过发射具有正、负调频斜率的组合线性调频信号,在接收端根据FRFT幅值输出的峰值位置估计信道参数。仿真结果表明,此方法计算量与FFT相当,且有较高的估计精度。     

改进的K-奇异值分解图像去噪算法

针对传统的K-奇异值分解信号利用率不足,采用了稀疏贝叶斯学习预处理图像信号;将正交匹配追踪与改进之后的最速下降理论相结合;因噪声原子存在于字典更新之后得到的字典中,所以结合Bartlett检验法将噪声原子裁剪掉。实验结果表明,此方法相对于小波阈值去噪法、基于离散余弦变换字典稀疏表示等去噪方法能够更好地滤除噪声,保留图像边缘信息,获得更高的峰值信噪比,得到图像视觉效果更佳。     

一种基于有限字符集特性的OFDM系统盲信道估计算法

针对正交频分复用(OFDM)通信系统中传统的基于发送信号有限字符集特性的盲信道估计算法复杂度高、实用性低的问题进行了研究,提出了一种降低算法复杂度的改进的盲信道估计算法。通过将OFDM系统的频域接收信号模型等价分解成多个接收信号分组的方式,改进算法仅需搜索单个发送信号分组便可实现盲信道估计,其计算量大大降低。此外,改进算法还可以通过控制盲估计算法中分组的数目很好地实现系统性能和复杂度的折衷设计,实用性也更强。数值仿真结果表明,改进算法的最优估计方案与传统算法的性能完全相同,且其次优估计方案的性能随着比特信噪比的增加逐步逼近传统算法,分别在10和15dB处趋于一致。     

一种适用于时不变信道的信道估计方法

研究了时不变信道下突发式正交频分复用(OFDM)通信系统的信道估计问题,针对在突发式OFDM通信系统中不同时刻发送的帧存在不同的采样起始时刻偏差和载波起始相位偏差,使各帧的信道估计结果难以被其它帧利用的情况,提出了一种基于对采样起始时刻偏差和载波起始相位偏差进行估计与纠正的信道估计方法。该方法对随机传输的物理层帧之间的采样起始时刻偏差以及载波起始相位偏差的差值进行估计和纠正,使各帧获得统一的采样起始时刻和载波起始相位,从而使不同帧的信道估计结果可以互相利用,从而提高信道估计结果的精度。仿真结果表明,这种信道估计方法可使系统的误码性能提高约1dB,并且可使系统的传输效率提高约10%。