基于壓縮感知的脈沖超寬帶測距研究.pdf

1、脈沖超寬帶（Impulse Radio Ultra-Wideband，IR-UWB）信號可以實現(xiàn)短距離高速率的通信，具有極窄的脈沖寬度，這一技術特點使得脈沖超寬帶具有很強的多徑分辨能力，能夠進行精確測距，很適合應用于室內多徑環(huán)境下定位，可彌補GPS信號穿透能力與抗干擾能力不強的缺點。已有研究表明，若采用脈沖超寬帶信號來進行室內多徑環(huán)境下的測距，理論上測距精度可以達到厘米級別。但由于IR-UWB信號具有極高的帶寬，這就對數(shù)字接收機中ADC

2、（Analog-to-Digital Converter）的采樣頻率提出了苛刻的要求，若設計的ADC滿足采樣的要求，也很難滿足超寬帶脈沖技術低成本的特點。ADC的設計難度使得IR-UWB測距系統(tǒng)很難應用于實際當中，成為了阻礙IR-UWB測距系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸問題。新提出的壓縮感知（Compressive Sensing，CS）理論為上述瓶頸問題的解決提供了契機，本文就如何將壓縮感知技術應用在IR-UWB測距系統(tǒng)進行了研究。論文的主要工作如下

3、：
　?。?）提出了CS框架下的非均勻過載量化測距機制。本文首先根據(jù)測距系統(tǒng)的特點設計了接收信號的稀疏表示形式，使得測距能在CS框架下完成，然后討論了測量矩陣的選取和重構算法的選擇，為進行測距估計做準備。本文的一個特點是在重構信道模型之前，充分考慮了接收端熱噪聲和量化噪聲對于測距過程的影響，并從實際的角度出發(fā)對熱噪聲進行實時的估計，同時結合CS理論的特點設計了非均勻過載量化機制，在保證測距精度的前提下，較大程度的提高了測距的效率，

4、降低了測距系統(tǒng)的時間復雜度。
　?。?）設計了基于混合噪聲和峰度值的動態(tài)門限策略。經過對信道的重構，可以利用TOA（Time Of Arrive）估計方法從重構信號中得到測距信息。然而固定的TOA估計門限無法滿足復雜多變的噪聲環(huán)境，為了提高測距精度，本文提出了基于動態(tài)門限的TOA估計方法。影響門限選取的因素主要有噪聲的大小以及信道的個體特征，噪聲包括熱噪聲和量化噪聲，信道的個體特征主要指多徑數(shù)量及多徑的分布，本文用峰度值的大小來表