基於壓縮感知的超寬頻通信信號處理與檢測機制研究

《基於壓縮感知的超寬頻通信信號處理與檢測機制研究》是依託山東大學，由王德強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於壓縮感知的超寬頻通信信號處理與檢測機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王德強
• 依託單位：山東大學

中文摘要

A/D轉換是制約超寬頻通信技術發展的技術瓶頸。本項目基於軟體無線電理念，利用新興的壓縮感知理論實現超寬頻信號低速率採樣，並試圖在壓縮數字域實現超寬頻接收機的信號處理與檢測功能。首先，從超寬頻多徑信號統計特徵入手，利用主分量分析、獨立分量分析研究超寬頻信號稀疏表示方法，構建統計意義下最優的稀疏基字典，降低觀測電路實現複雜度和重構算法複雜度；基於匹配濾波思想研究預處理矩陣設計方法，構建信號能量捕獲效率高、噪聲抑制能力強的複合觀測矩陣。然後，基於壓縮感知序列，研究壓縮數字域信號處理與檢測機制，提出高效的訓練序列輔助的同步捕獲算法和窄帶干擾檢測與抑制算法，探討觀測子空間檢測和信號子空間檢測兩種符號檢測機制，針對兩種檢測機制分別提出可行的信道估計算法、分集合併算法和符號檢測算法。本項目的研究將適應物聯網發展的迫切需求，並可為未來寬頻無線通信技術發展提供新思路和理論依據。

結題摘要

超寬頻無線通信是最具競爭力的物聯網套用支撐技術，為突破傳統採樣理論技術瓶頸，本項目基於軟體無線電理念，研究基於壓縮感知的低採樣率超寬頻數字接收機技術。在國家自然科學基金資助下，在以下三個方面開展了研究工作並取得了一系列研究成果：1.從超寬頻多徑信號統計特徵入手，研究了超寬頻信號稀疏表示方法。基於主分量分析理論，提出變換域信號逼近模型和基於特徵向量的稀疏字典構建方法，基於移不變模型，提出了基於導數波形和希爾伯特變換波形的多核稀疏字典構建方法，構建的稀疏字典使超寬頻信號更為稀疏，可以有效降低觀測電路實現複雜度和重構算法複雜度；2. 基於“匹配濾波”思想研究了預處理矩陣設計方法，與隨機觀測矩陣融合生成複合觀測矩陣。提出了基於超寬頻信號能量分布先驗知識的加窗方法和基於超寬頻信號主分量統計分布特徵的預處理矩陣設計方法，提高了觀測矩陣的信號能量捕獲效率和噪聲抑制能力。3. 研究了壓縮數字域超寬頻通信信號處理與檢測機制。探討了“觀測子空間檢測”和“信號子空間檢測”兩種符號檢測機制，針對兩種檢測機制，提出了可行的信道估計算法、窄帶干擾估計與抑制方法、分集合併和符號檢測算法，為實現基於軟體無線電理念的超寬頻數字接收機奠定了基礎。本項目的研究為未來寬頻無線通信技術發展和套用提供了新的思路。