《壓縮感知框架下的脈衝超寬頻通信機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由吳紹華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：壓縮感知框架下的脈衝超寬頻通信機理研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳紹華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高速ADC難以實現是當前制約脈衝超寬頻（IR-UWB）實用化的主要技術難題，壓縮感知（CS）理論為解決這一難題提供了契機。本項目擬對CS框架下的IR-UWB通信機理進行系統性研究，研究內容涉及壓縮採樣硬體架構、信道估計、調製解調、以及干擾抑制等。基於對信道的準靜態特性、脈衝信號與信道的內在稀疏性、以及NBI/MUI的頻域/時域準稀疏性的挖掘利用：為接收機模擬前端提出了能量收集高效且量化SNR提升的壓縮測量架構方案；為接收機數字後端提出了高性能的基於稀疏重構的信道估計與信號解調方法、及NBI/MUI通用抑制方案；為發射機提出了新的調製方式，並擬通過對研究結果的綜合提出可行的信令方案。通過本項目的研究：可建立起系統的壓縮感知框架下的IR-UWB通信機理體系，為加速IR-UWB實用化進程做出新的探索；同時所取得的成果也將充實拓展CS理論本身，並為其他領域對CS理論的套用研究提供參考。
結題摘要
IR-UWB是一項在短距無線通信、測距定位、探測成像等領域具有廣闊套用前景的新興無線技術，但高速ADC難以實現是當前制約其實用化的主要技術難題。本項目基於對脈衝信號和信道稀疏特性的考慮，將套用數學領域新興的壓縮感知理論（CS）引入IR-UWB系統的設計中，建立基於低速率壓縮採樣的通信機理體系。項目研究內容涉及壓縮採樣硬體架構、信道估計、調製解調、干擾抑制以及測距等。截止2013年底，各研究計畫要點全部執行，預期目標基本達到。 項目所取得成果包括：(1) 為接收機模擬前端提出了基於數字反饋的實時測量波形發生方案，基於此方案可實現對接收信號的子空間壓縮測量，為信道估計、信號解調、NBI/MUI抑制等相關研究奠定了基礎；(2) 提出了抗噪性能強的聯合DS-SP信號重構算法，在不同噪聲環境下均能獲得最優性能，並基於對壓縮測量值均等攜帶信息及高斯分布特性的考慮，提出了過載均勻量化、非均勻量化、過載非均勻量化三種量化機制及最佳化策略；(3) 基於對信道準靜態歷史先驗的挖掘利用，藉助反饋輔助，提出了兩階段實現的CS信道估計方法；(4) 設計了充分挖掘利用脈衝信號自身的稀疏特性的調製方式，為低速通信情形下BPM信號的解調提出了壓縮域相關檢測及子空間壓縮域相關檢測方法，為高速通信情形下Mary-PPM + BPM信號的解調提出了重構映射法與壓縮域直接分類法；(5) 基於所提出的模擬前端帶數字反饋的測量波形發生方案，研究設計了CS框架下IR-UWB系統中NBI和MUI的抑制策略；(6) 在對信道估計、調製方式、信號解調、NBI和MUI的抑制方案等多項研究內容的基礎上，設計了可行的壓縮感知框架下的IR-UWB信令方案；(7) 為基於壓縮採樣的IR-UWB 接收機的數字後端提出了高效高性能的測距方法，可從低速率的壓縮採樣序列中獲得與Nyquist速率採樣條件下精度相比擬的測距結果。
