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稀疏成分分析在信道估计中的应用

作 者: 蒋成钢
导 师: 万群
学 校: 电子科技大学
专 业: 信息与通信工程
关键词: 稀疏多径信道 信道估计 稀疏成分分析 OFDM
分类号: TN911
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 221次
引 用: 3次
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内容摘要


无线电在空间传播会遇到多径效应。多径会使传送的数据产生码间串扰或符号间干扰,带来信道的频率选择性衰落,从而降低了通信的质量。为了克服这些问题,可以使用多种技术,但是许多技术都需要知道信道的信息,如信道的冲激响应。本文首先介绍了无线电信号的传播及多径信道模型,包括Ray Tracing模型和统计多径信道模型,在统计多径信道模型基础了得到了离散情况下信道估计模型,并给出了传统的信道估计方法,如LS,MMSE等。在一些特殊的场合,如水下信道模型,高解析电视传播信道,超宽带信道,信道会有很长的时延扩展,但是信号却只经过少数几条路径,对于用FIR模型建模的信道,这种信道只有少数抽头系数为非零值,称这种信道为稀疏多径信道。传统的信道估计方法,如LS,MMSE,由于没有利用稀疏这一先验信息,估计出的稀疏多径信道冲激响应抽头系数会有大量的非零值,降低了估计的精度。稀疏成分分析是研究如何开发利用稀疏先验信息,以更精确的恢复和估计信号。本文介绍了两类稀疏成分分析算法:1)以MP,OMP为代表的吐故纳新算法;2)以BP,Lp范数约束,FOCUSS为代表的竞争优化算法,它们都利用了稀疏先验信息。在稀疏多径情况下,利用稀疏先验信息能提高信道估计的性能。仿真表明稀疏算法所估计出的信道参数有更小的均方误差。多径引起的频率选择性衰落对OFDM系统影响很大。OFDM信号也会遇到稀疏多径,比如在超宽带OFDM中。在稀疏多径情况下,传统估计方法给出的估计仍然使冲激响应抽头有大量非零值,这使得得到的频域特性与实际频域特性相差很大。本文首先介绍了OFDM信号,然后给出了OFDM系统中信道估计模型,最后利用稀疏成分分析算法估计稀疏多径情况下,OFDM的信道冲激响应。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 引言  8-14
  1.1 无线通信发展历史  8-11
  1.2 课题研究内容及意义  11-13
    1.2.1 无线信道估计  11
    1.2.2 稀疏多径信道  11-12
    1.2.3 稀疏成分分析  12-13
  1.3 本文内容安排  13-14
第二章 无线多径信道模型  14-26
  2.1 信号和信道的带通表示  14-17
  2.2 无线电传播及信道模型  17-21
    2.2.1 自由空间电磁波的传播  18-19
    2.2.2 Ray Tracing 模型  19-20
    2.2.3 统计多径信道模型  20-21
  2.3 稀疏多径信道  21-22
  2.4 传统信道估计方法  22-25
    2.4.1 信道估计建模  22-23
    2.4.2 传统信道估计方法  23-25
  2.5 本章总结  25-26
第三章 稀疏成分分析  26-50
  3.1 稀疏成分分析概述  26-29
    3.1.1 吐故纳新算法  26-28
    3.1.2 竞争优化算法  28-29
  3.2 稀疏成分分析算法  29-41
    3.2.1 稀疏性的度量  29
    3.2.2 框架方法  29-30
    3.2.3 基寻踪  30
    3.2.4 Lp 范数约束  30-32
    3.2.5 FOCUSS  32-36
    3.2.6 匹配追踪算法  36-39
    3.2.7 正交匹配追踪算法  39-41
  3.3 稀疏算法仿真  41-45
    3.3.1 FOCUSS 算法仿真  42-43
    3.3.2 MP 与OMP 对比  43-45
  3.4 稀疏多径信道估计  45-49
    3.4.1 稀疏多径信道估计  45
    3.4.2 仿真  45-49
  3.5 本章总结  49-50
第四章 OFDM 系统中稀疏多径信道估计  50-63
  4.1 多载波调制  50-51
  4.2 OFDM 系统  51-57
    4.2.1 OFDM 信号  51-53
    4.2.2 循环前缀  53-55
    4.2.3 导频样式  55-56
    4.2.4 OFDM 系统框图  56-57
  4.3 OFDM 信道建模及估计  57-60
    4.3.1 OFDM 信道建模  57-58
    4.3.2 OFDM 信道估计  58-60
  4.4 OFDM 稀疏多径信道估计仿真  60-62
  4.5 本章总结  62-63
第五章 全文总结  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
攻硕期间取得的研究成果  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论
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