基于压缩感知理论的ofdm信道估计研究

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1、硕士学位论文基于压缩感知理论的OFDM信道估计研究作者姓名刘伟海学科专业通信与信息系统指导教师冯穗力教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2016年4月ResearchonOFDMChannelEstimationbasedonCompressedSensingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuWeihaiSupervisor：Prof.FengSuiliSouthChinaUniversityofTechnologyGuan

2、gzhou,China分类号：TN911学校代号：10561学号：201320108470华南理工大学硕士学位论文基于压缩感知的OFDM信道估计研究作者姓名：刘伟海指导教师姓名、职称：冯穗力教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：现代通信理论与技术论文提交日期：2016年04月20日论文答辩日期：2016年06月07日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：柯峰副教授委员：冯穗力教授孙季丰教授张永忠教授薛锋章研究员华南理工大学学位论文原创性声明

3、本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均己在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。巧Ｉ０：备作者签名：曰期年月曰）学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有

4、关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）可＾＾；学校［公布学位论文的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位一致论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。扫不保密，，同意在校园网上发布供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社■全文出版和编入ＣＭＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容

5、。＂＂（请在［＾上相应方框内打Ｖ）袍＞瓜。＜．〇乂作者签名：圳伟日期：？－。（。’《：指导教师签名曰６期＾店矿＾爱＾／：：作联系电话电邮箱者子：联系地址（含邮编）摘要在传统的信号处理理论中，奈奎斯特定律要求信号的采样频率不低于信号最高带宽的两倍，才能不失真地还原出原始信号，但这给信号的采样、存储、传输和处理带来很大的压力，特别是在OFDM系统和UWB系统等通信领域，压缩感知理论指出，当满足一定条件时，可以低于两倍信号最高带宽的频率对信号同时进行采样和压缩，然后接收

6、端使用合适的重构算法精确恢复原始信号，不仅突破了奈奎斯特定律的限制，还节省了很多信号处理资源。本文主要研究OFDM系统信道估计领域里的压缩感知理论，分析其相关算法性能和改进方法。首先，本文讲述压缩感知理论的三个基本问题：其一是信号的稀疏表示，其二是观测矩阵的设计，其三是重构算法的设计，这是决定压缩感知中信号重构质量好坏的关键。本文重点研究重构方法中的正交匹配追踪算法（OMP），分析了OMP算法、最小二乘法（LS）和基于匹配追踪的结构化LS算法的性能差异，并研究导频个数和导频图案两个因素对OMP算法的性

7、能影响，验证了导频个数为信道稀疏度的4~6倍时，重构算法可以获得较好的性能。其次，根据稀疏度确定压缩感知算法的导频个数后，为进一步提升算法性能，本文重点研究了导频图案对算法性能的影响。根据观测矩阵设计的有限等距性质（RIP），结合互相关系数的定义，定量衡量观测矩阵不相关性的大小，并设计搜索算法找到每种导频数量下的最佳导频位置，最后分析最佳导频位置的重构算法性能，并通过仿真实验验证最佳导频位置的有效性。最后，本文也研究了在信道稀疏度K未知的情况下，如何对分段正交匹配追踪算法（StOMP）进行改进。传统S

8、tOMP算法具有稀疏度未知、算法收敛速度快等特点，但其测量矩阵局限在随机高斯矩阵，应用范围较局限。本文通过改进其阈值参数，将其应用到信道估计领域（测量矩阵是部分傅里叶矩阵），同时结合最佳导频位置的研究，提出基于最佳导频位置的改进的StOMP算法，通过实验表明，当阈值参数范围是[0-1]时，重构性能较佳，该范围适用于快变信道或慢变信道。关键词：压缩感知重构算法信道估计导频图案OMPStOMPIAbstractIntheconventionalsignalp