基于压缩感知的电力线信道特征提取及重构技术研究

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1、基于压缩感知的电力线信道特征提取及重构技术研究作者姓名陈瑶导师姓名、职称杨清海教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1201120270分类号TN91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于压缩感知的电力线信道特征提取及重构技术研究作者姓名：陈瑶一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：杨清海教授提交日期：2014年12月PowerLineChannelExtractionandReconstructionbasedonCompress

2、edSensingAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByChenyaoSupervisor:Prof.YangqinghaiDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的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中

3、所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。

4、同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着通信频带越来越高，为了更好地利用频谱资源，对通信信道特征的研究显得尤为重要。国内外学者通过实地测量与实验室理论分析分别从信道噪声、信道传输特征、阻抗特征等方面衡量各种场景下的通信环境。信道特征提取方法能够分析提取各个场景下的噪声以及信道传输特征数据，以便于后期在实验室环境下量化和模拟现场观测到的通信环境。本文将讨论电力线通信场景下的信道特征提取分析方法，实现对电力线噪声和信道传输特征的实时压缩提取与

5、分析处理。由于传统的模数转换采集信道特征数据将面临大数量处理问题，本文提出了一种基于压缩感知技术的电力线噪声特征和电力线信道传输特征提取分析方法。通过分析研究电力线噪声特征和信道传输特征，利用其稀疏性，只需采集、提取、存储少量的噪声与信道特征有效参数，从而减少数据处理量，降低对存储硬件的要求与硬件成本。压缩感知技术通过信号稀疏表示、测量压缩信号、恢复重构信号三个阶段对采集到的电力线噪声与信道冲击响应进行处理和分析，在采集端充分利用采集信号自身特征对其压缩测量，降低前端采集设备的要求，而将重点放在后端对于CS恢复重构算法的设计上。作为CS重构算法中易实现且运用最广

6、泛的算法，本文将分析研究典型贪婪类算法：正交匹配追踪算法（OMP，OrthogonalMatchingPursuit）、分段正交匹配追踪算法（StOMP，StagewiseOrthogonalMatchingPursuit）、正则化正交匹配追踪算法（ROMP，RegularizedOrthogonalMatchingPursuit）以及子空间追踪算法（SP，SubspacePursuit）应用于电力线噪声特征和信道传输特征提取器分析模块的重构性能。不但从理论上分析了四种重构算法的详细实现过程和四类算法之间的关系，还通过Matlab仿真从算法的重构误差和算法运行时

7、间两方面进行性能分析。运用四类重构算法重构压缩测量的电力线信道特征，考虑压缩维度和信噪比等因素对压缩感知重构算法的影响进行仿真分析。根据理论分析结果和仿真分析结果，给出了相应的结论，选取最适合运用于电力线信道特征提取分析的CS重构算法，模拟还原采集现场或特定场景下的电力线通信环境，用以测试各个厂家的PLC设备的通信性能是否符合使用要求。关键词：电力线通信，压缩感知，贪婪类算法论文类型：基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofcommunicationbandwidthishigheran

8、dhigher,inor