基于壓縮感知的高分辨率TOA估計.pdf

1、信號到達時間(Time Of Arrive，TOA)估計是無線電定位系統(tǒng)中重要的組成部分。除應(yīng)用于傳統(tǒng)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)外，高精度的用戶位置信息還可以幫助通信系統(tǒng)更加有效地分配頻譜和計算資源。
　　目前應(yīng)用最廣泛的TOA估計技術(shù)是基于直接擴頻系統(tǒng)的相關(guān)峰檢測法。由于其分辨率受到帶寬的限制，在實際中無法提供高精度的位置估計。基于反卷積的方法可以由接收信號的頻譜經(jīng)反卷積得到類似于沖激串的信道沖激響應(yīng)，因而具有較高的分辨率。但反卷積會引入嚴

2、重的噪聲放大效應(yīng)?；谧涌臻g的超分辨率方法雖然能提高估計的精度，但其運算量大，且在低信噪比下性能會顯著下降。
　　為此，本文結(jié)合了近幾年提出的壓縮感知(Compressed Sensing，CS)的信號處理技術(shù)，提出了一種高分辨率，抗噪性能良好的TOA估計技術(shù)。通過利用無線信道在時間上的稀疏性，本文先估計出信道沖激響應(yīng)稀疏的估計值，然后根據(jù)基于能量的判斷準則確定時延最短路徑，進而確定 TOA。本文從理論上推導(dǎo)了所提出方案求解信道沖

3、激響應(yīng)的誤差界。結(jié)果表明，誤差解近似與稀疏度與噪聲方差的乘積成正比。仿真的結(jié)果表明，所提出的方案能夠準確地分辨時延間隔小于碼片周期的多徑，且抗噪聲性能優(yōu)于現(xiàn)有的其他的高分辨率TOA估計方案。
　　此外，為了進一步降低在TOA估計中壓縮感知算法的計算量，本文給出了一種提前停止壓縮感知迭代求解過程的方法。該方法對迭代過程中解向量的能量分布進行檢測，在解向量的支撐集可以被確定時就停止當前迭代，并由其估計 TOA的值。仿真結(jié)果顯示，在TO