读《用于压缩感知的无线传感网测量矩阵设计方法》

知识理论基础

1、压缩感知过程包含3个主要问题:信号的稀疏表达、测量矩阵的设计、信号恢复重构
2、对于K阶稀疏信号来说,K值越小表示信号重构所需要的测量次数越少,应用压缩感知的价值和效率就越高

测量矩阵

1、随机性

  • 高斯随机测量矩阵
  • 伯努利随机测量矩阵

2、确定性

  • 多项式测量矩阵

3、部分随机(同时具有随机性和确定性共同优点)

  • 部分哈达玛矩阵
  • 拓普利兹矩阵

测量矩阵设计过程

  • 确定信号的稀疏度K
  • 确定测量个数M
  • 使用随机数生成的办法,生成一个全不为零的列向量Z
列向量Z
  • 利用生成的列向量Z构成MxM维向量V


    V矩阵

    优点:
    1、矩阵V是特殊单位正交矩阵,它的行或者列向量均为线性无关向量组,
    2、根据欧氏空间正交基定理:对于M维欧氏空间V中,M个向量的正交向量组即为V的标准正交基
    3、矩阵中仅存在M个非零元素,因此,矩阵V也是最佳稀疏矩阵

  • 采用高斯随机均匀分布在[-1,1]区间上的随机数生成Mx(N-M)维线性表示系数矩阵充当标准正交基系数,结合正交基线性表示方法和刚得到的正交矩阵V,将拼凑出测量矩阵,如下图所示:


    测量矩阵
  • 为了保证测量矩阵符合RIP准则及信号的重建效果更好,对测量矩阵中所有列向量进行列归一化处理及相关性优化,即为最终目标测量矩阵。

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