压缩感知信号检测和参数估计方法研究

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1、压缩感知信号检测和参数估计方法研究作者姓名王龙导师姓名、职称刘聪锋副教授一级学科电子科学与技术二级学科电路与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1202120856分类TN97密级公开号西安电子科技大学硕士学位论文压缩感知信号检测和参数估计方法研究作者姓名：王龙一级学科：电子科学与技术二级学科：电路与系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：刘聪锋副教授提交日期：2014年12月AStudyofSignalDetectionandParameterEst

2、imationMethodsBasedonCompressiveSensingAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByWanglongSupervisor:Prof.LiuCongfengDecember2014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

3、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，本人承担一切的法律责任。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

4、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。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：摘要摘要信号采样是真实的物理世界通向数字信息世界的必经之路和必要手段，当前大多数信号的处理仍是以奈奎斯特（Nyquist）采样定理为理论基础，即为了信号在频域不发

5、生混叠的现象，采样速率必须达到信号带宽的两倍以上。然而越来越宽的瞬时信号带宽，使得无论在信号检测还是后续参数估计时要求的信号存储空间及处理时间都面临着巨大的压力。压缩感知(CompressedSensing)理论的出现给信号获取和处理方面提供了一种新思路。该理论指出只要信号满足稀疏性或可压缩性，都能以远低于奈奎斯特采样速率的要求得到采样值，并且保证这些采样值已然含有原始信号的必要信息，进而可在不精确重构信号的基础上直接对采样值进行信号检测和参数估计这类任务。本文中研究的压缩感知在信号检测和参数估

6、计上的应用都是以部分重构为基础进行的，首先介绍了包括压缩感知的基本原理、处理过程和压缩感知中需要深入研究的三个核心问题。同时研究了在部分重构情况下基于压缩感知的信号检测算法及参数估计算法。压缩感知在信号检测中的应用主要研究了三种算法：基于正交匹配追踪的压缩感知信号检测算法，该算法将原始信号在变换域中的最大投影系数作为判决依据，完成信号检测，是一种基于信号部分重构思想的检测方法，改善了匹配追踪检测算法中特征量波动较大的缺点；基于稀疏系数位置信息的压缩感知信号检测算法，该算法是对正交匹配追踪检测算法

7、中检测门限值选择时间过长影响检测性能而提出的，将求最大投影系数作为判决依据变为对两种假设下最大投影系数的位置信息进行研究，从而完成检测决策；基于采样值数字特征的压缩感知信号检测算法，该算法分析压缩感知过程的数学模型，获得了每个采样值在两种假设情况下的数字特征，将实际采样值与其在两种假设情况下数学期望的偏差作为判决依据，完成检测任务，该算法在低信噪比下依然适用。压缩感知的参数估计则是根据形态学成分分析的三种假设，对于不同信号的不同稀疏矩阵，只能唯一的表示该信号的基础上，对混合信号进行稀疏表示，使用

8、多种字典，依据重构算法将非相关信号进行分离，只留下感兴趣信号，然后在对采样值进行处理寻找出最大系数的位置信息，从而找出字典中该位置信息对应的原子的参量即为需要估计的信号参数。关键词：压缩采样，稀疏表示，信号检测和参数估计，冗余字典，部分重构论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTSignalsamplingisanecessarywaythattherealphysicalworldleadstothedigitalsignalworld,and