基于改进SAMP算法的UWB多径信道估计

稀疏度自适应匹配追踪（SAMP）算法重构过程中存在其迭代终止条件设置不够合理的情况,需要对SAMP算法进行改进.在信道稀疏度未知时,改进SAMP算法依据残差之差的相对能量小于设定的停止门限来终止迭代过程,通过自适应调整可变步长逐步逼近信道的稀疏度,从而实现了重构UWB信道.仿真结果表明,改进SAMP算法低信噪比时重构精度高于SAMP算法,具有更好的重构性能和广泛的实用性.     

1-Bit压缩感知盲重构算法

1-Bit压缩感知(CS)是压缩感知理论的一个重要分支。该领域中二进制迭代硬阈值(BIHT)算法重构精度高且一致性好,是一种有效的重构算法。该文针对BIHT算法重构过程需要信号稀疏度为先验信息的问题,提出一种稀疏度自适应二进制迭代硬阈值算法,简称为SABIHT算法。该算法修正了BIHT算法,首先通过自适应过程自动调节硬阈值参数,然后利用测试条件估计信号的稀疏度,最终实现不需要确切信号稀疏度的1-Bit压缩感知盲重构。理论分析和仿真结果表明,该算法较好地实现了未知信号稀疏度的精确重建,并且与BIHT算法相比重构精度及算法复杂度均相当。     

一种改进的重构算法在信道估计中的应用

研究了在多天线正交频分复用系统信道估计问题。特别利用了宽带MIMO-OFDM系统的时域稀疏特性,来研究这个系统中的基于导频符号的信道估计技术。本文将压缩感知理论应用在稀疏信道估计中,对现有的重构算法进行改进,在不需要预先知道信道的稀疏度信息就利用分次迭代,逐步逼近的方法可以精确重构信号。仿真结果表明,本文提出的信道估计方法性能更加良好。     

一种改进的稀疏度自适应匹配追踪算法

压缩感知理论是一种充分利用信号稀疏性或可压缩性的全新信号获取和处理理论。针对未知稀疏度信号重构,提出了一种改进的稀疏度自适应匹配追踪算法。该算法首先利用一种基于原子匹配测试的方法得到信号稀疏度的初始估计,然后在稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)框架下采用变步长分阶段思想实现稀疏度的逼近,在初始阶段利用大步长实现稀疏度的快速粗接近,以提高收敛速度,在随后的迭代中逐渐减小步长,实现稀疏度的精逼近,最终实现信号的精确重构。理论分析和仿真结果表明,该算法在一定程度上解决了SAMP算法在大稀疏度条件下运算量较大以及固定步长导致的欠估计和过估计问题,较好地实现了未知稀疏度信号的精确重建,并且重建性能和重建效率均优于现有的同类算法。      

压缩感知信号盲稀疏度重构算法

研究压缩感知信号重构算法,提出了一种不需要精确知道信号稀疏度的先验知识,就能重构出目标信号的盲稀疏度迭代贪婪跟踪重构新算法.采用分段的方法来逐段估计、扩充目标信号的真实支撑域,并应用后向追踪思想,自适应地调整候选序列,以便每一次迭代时更加精确地估计真正的支撑域.理论分析与实验证明,算法性能超过了现有的迭代贪婪跟踪重构算...     

低信噪比下非凸化压缩感知超宽带信道估计方法

受感知信息算子矩阵相干性和噪声的影响,压缩感知超宽带(UWB)信道估计误差过大.为此,首先提出利用压缩观测信号加权构造自适应感知信息(ASI)算子矩阵的方法,ASI算子矩阵不仅具有弱相干性,而且包含观测信息,适用于重建算法选择最优稀疏表示原子.其次提出修正稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)算法,无需稀疏度或信噪比的先验信息实现压缩感知稀疏信号准确重建.最后基于ASI算子矩阵和修正SAMP算法提出非凸化压缩感知UWB信道估计方法,理论分析和仿真结果均表明该方法能在低信噪比和极低压缩比下实现UWB信道的准确估计.     

OFDM系统中基于弱选择ROMP算法的稀疏信道估计

为了解决实际OFDM通信系统中信道稀疏度未知的不足,提出将弱选择正则化正交匹配追踪算法用于估计稀疏信道。算法在不知晓信道稀疏度的情况下,对不同迭代残差与测量矩阵中原子的相关系数进行判定后,根据原子的弱选择准则灵活地确定出表示信道冲激响应的原子候选集,进而利用正则化原则从候选集中挑选出表示信道冲激响应的最优原子组,逐步实现精确重建。仿真结果和理论分析表明：与正则化正交匹配追踪算法相比,相同条件下改进算法可以获得更低的均方误差和误比特率;另外,算法无需将信道稀疏度作为先验信息,实用性更强。     

基于压缩感知的OFDM系统信道估计方法

针对无线信道的时域稀疏性以及稀疏度未知的问题,文章将压缩感知技术应用到正交频分复用(OFDM)系统信道估计中,提出了一种稀疏度自适应正交匹配追踪信道估计算法。算法利用离散傅里叶变换(DFT)信道估计算法对循环前缀内和外的噪声进行处理,估计得到的信道频率响应作为正交匹配追踪(OMP)算法稀疏迭代终止的判断条件,实现稀疏度自适应信号重建。同时在原子预选阶段,采用Dice系数准则代替内积准则作为相关性度量准则,可达到更优的估计性能。仿真结果表明,该算法相比于传统的压缩感知信道估计算法具有较好的性能,可以提高系统的归一化均方误差(NMSE)和误码率(BER)性能。     

压缩感知中测量矩阵与重建算法的协同构造

本文提出基于感知字典的迭代硬阈值(SDIHT)算法,以此协同构造压缩感知中测量矩阵与重建算法.将成对测量矩阵与感知字典分别用于压缩投影和构造重建算法,重建迭代至残差为零,从而精确恢复原始稀疏信号.本文证明了SDIHT算法精确恢复原始稀疏信号的充分条件.SDIHT算法的优点是重建精度高和计算复杂度低.仿真实验表明,当信号稀疏度或测量次数相同时,相比IHT、OMP和BIHT算法,SDIHT算法重建0-1稀疏信号和二维图像效果更好、算法效率更高.     

基于CS的Kalman滤波OFDM信道估计

在OFDM系统信道估计中,准确的时域卡尔曼滤波（TDKF）估计需要信道多径时延作为先验条件,而且具有较低的频谱效率.考虑到大多数无线信道具有稀疏和时变的特性,提出一种改进的卡尔曼滤波与压缩感知联合信道估计方法,采用稀疏度自适应匹配追踪（SAMP）算法,并对信道响应变化量进行重建.仿真结果表明,相较于已有算法,提出的算法不需要知道信道的稀疏度,而且信道估计结果更加准确.     

一种自适应阈值选择的宽带压缩频谱感知重构算法

针对宽带压缩频谱感知算法在未知稀疏度条件下重构频谱效果不理想的问题,提出一种自适应阈值选择的改进型分段正交匹配追踪(Adaptive Threshold Option-Improved Stagewise Orthogonal Matching Pursuit, ATO-IStOMP)算法,该算法根据迭代残差的分布特性自适应地调整原子选择判决门限,使其每次迭代能够高效选择多个原子作为候选集,同时该算法利用残差比阈值对迭代终止条件进行修正,能够实现重构算法的盲停止,增强算法在低信噪比环境下的鲁棒特性。仿真结果表明,ATO-IStOMP算法能够实现对原始信号的盲重构,且在低信噪比环境下的重构性能良好。      

采用残差变化控制的自适应稀疏信道估计

针对传统压缩感知信道估计对稀疏度信息依赖和稀疏度自适应信道估计在低信噪比时抗噪能力较差的问题,提出了一种采用残差变化控制的稀疏度自适应的压缩感知信道估计算法。该算法在传统的压缩感知信道估计的基础上引入残差变化控制,通过比较每次迭代下的残差变化的幅度来控制信道估计的迭代次数,提高信道估计的自适应性和鲁棒性。同时,为解决传统稀疏度自适应压缩感知信道估计抗噪能力较差的问题,利用正交匹配追踪提高算法的抗噪声性能。相比于传统的稀疏度自适应匹配追踪(Sparsity Adaptive Matching Pursuit,SAMP)算法,所提算法约有4 dB的性能优势,且算法复杂度更低。     

基于Turbo原理的迭代UWB信道估计方法

针对UWB系统室内密集离散多径信道,提出一种基于Turbo原理的无训练比特的迭代信道估计方法和接收机结构.在迭代信道估计过程中,译码器输出的软信息反馈给信道估计模块,作为信道估计的先验信息使用.以有效提高信道利用率和接收机的性能.仿真结果表明,该信道估计方法能够有效估计信道参数,并且对于信道变化具有较强的跟踪估计能力.     

基于压缩感知的超宽带信道估计方法的研究

压缩感知(Compressed Sensing, CS)理论可以从较少的观测样本中恢复稀疏信号。针对超宽带(Ultra- WideBand, UWB)信道的稀疏特性,将压缩感知理论应用于UWB系统的信道估计中,能够有效地降低系统的采样速率。该文针对UWB信道的特点对过完备字典库和观测矩阵进行设计,提出了一种滤波矩阵估计算法。然后,分别利用丹茨格选择器(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)算法实现信号检测,进一步给出UWB信道估计中CS重建算法的选择建议。基于IEEE 802.15.4a信道模型的仿真结果表明,该算法同随机观测算法的检测结果相比,能够在较低的采样速率下获得更好的误码率性能。     

毫米波MIMO系统中稀疏度自适应的压缩感知信道估计

利用毫米波MIMO系统的稀疏特性,信道估计可以转化为稀疏信号重构的问题。解决毫米波MIMO稀疏信道估计问题时,传统的OMP方法需要信号的稀疏度作为先验信息,实际系统难以满足此需要。文中引入StOMP算法,根据信号已知的稀疏先验信息确定阈值,并结合动态的阈值调整,提出一种新的StOMP-D算法,实现了稀疏度自适应的毫米波MIMO信道估计。仿真结果表明,所提的方法与传统的LS方法比较,信道估计性能显著提高,并且与稀疏度已知的OMP方法性能十分接近,在稀疏度未知时有明显的优势。     

Effect of multipath channel models to the recovery algorithms on compressed sensing in UWB channel estimation

Multipath arrivals in an Ultra-WideBand (UWB) channel have a long time intervals between clusters and rays where the signal takes on zero or negligible values. It is precisely the signal sparsity of the impulse response of the UWB channel that is exploited in this work aiming at UWB channel estimation based on Compressed Sensing (CS). However, these multipath arrivals mainly depend on the channel environments that generate different sparse levels (low-sparse or high-sparse) of the UWB channels. According to this basis, we have analyzed the two most basic recovery algorithms, one based on linear programming Basis Pursuit (BP), another using greedy method Orthogonal Matching Pursuit (OMP), and chosen the best recovery algorithm which are suitable to the sparse level for each type of channel environment. Besides, the results of this work is an open topic for further research aimed at creating a optimal algorithm specially for application of CS based UWB systems.     

毫米波系统中基于压缩感知的波束空间信道估计

波束空间信道估计中大多为窄带信道模型,因此,将基于天线开关网络(Antenna Switching Network, ASN)的导频分组方案应用到宽带信道中,将信道估计构建为稀疏信号恢复问题。针对稀疏信号重构算法中基于广度优先准则的多径匹配追踪算法(Breadth First Based Multipath Matching Pursuit, MMP-BF)需要已知稀疏度的问题,使用分段弱正交匹配追踪算法(Stagewise Weak Orthogonal Matching Pursuit, SWOMP)的阈值准则代替MMP-BF算法的相关性准则,并在每一次迭代结束后根据估计值再次采用阈值准则进行回溯以提高原子选择的准确性。仿真结果表明,在信噪比为0 dB时,改进算法在低导频开销下相比正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit, OMP)等传统算法估计精度提高了至少2 dB,相比MMP-BF算法在不同路径个数下具有更好的鲁棒性。     

基于模糊阈值的回溯分段弱正交匹配追踪算法

为提高分段弱正交匹配追踪(Stagewise Weak Orthogonal Matching Pursuit,SWOMP)算法的重构质量,改进SWOMP算法的重构性能,提出一种基于模糊阈值的回溯分段弱正交匹配追踪(Backtracking Stagewise Weak Orthogonal Matching Pursuit Al-gorithm based on Fuzzy Threshold,FTB-SWOMP)算法.该算法首先通过采用SWOMP算法初始化选取一些大于门限的原子,在每次迭代过程中引入回溯,采用基于模糊阈值的回溯方式删掉个别错误原子,实现自适应的选取原子来更新支撑集,每次迭代的过程不断更新扩大支撑集,逐步逼近信号的稀疏度.实验结果表明,相同实验条件下,新算法能够以高概率恢复原始一维信号,且重构误差小;对于在二维图像上的应用,新算法仍保证重构时间短的优势,并比原算法具有更好的重构精度.