超宽带是短距离无线通信领域的研究热点之一,信道估计是超宽带接收机设计不可或缺的组成部分。由于超宽带信号带宽极宽,根据奈奎斯特采样定理,数字接收机需要以极高的速率进行采样,这对于超宽带接收机的低成本、低功耗实现是个极大的挑战。近年来,压缩感知理论被应用于超宽带系统,为超宽带信号的低速率采样提供了可行的解决思路。然而,大维度信号的压缩感知和重构在实现复杂度方面仍面临着诸多问题。本文研究分段压缩感知及其在超宽带信道估计中的应用。主要研究成果包括以下三个方面:1.对于给定的信号模型,提出压缩感知重构成功率下界的计算公式,结合分段压缩感知特点,将重构成功率下界推广到分段压缩感知的情景。结合等角紧框架、Welch界、OMP算法重构能力等先验知识,可以确定观测矩阵的最大重构能力。对于给定的信号模型,将重构能力范围内的所有信号图案被取到的概率进行累加,得到重构成功率下界计算公式。重构成功率下界对于压缩感知与重构的性能评估具有指导性意义。仿真结果充分验证了重构成功率下界计算公式的合理性。2.为进一步提升分段压缩感知重构性能,提出分段压缩感知改进方案。在分段压缩感知重构成功率下界计算公式的指导下,适配不同信号段之间的差异性,为各个信号段设计不同重构能力的观测矩阵。在分段压缩感知观测值数量均匀分配的基础上,我们提出了根据比例因子进行观测值非均匀分配的改进方案,比例因子可根据各段信号的能量来确定。仿真结果表明,该方案优于传统分段压缩感知方案,并同时优于不分段的压缩感知方案。3.针对超宽带信道能量分布统计特征,提出分段压缩感知超宽带信道估计改进方案。该方案利用超宽带信道的平均功率延迟剖面这一先验知识,统计得出观测值分配因子,实现信道估计过程中观测值的非均匀分配。仿真结果表明:当观测值数量相同时,改进方案相较于原来的分段压缩感知超宽带信道估计方案和整体信道估计方案有更好的信道估计精度和更优秀的误码率性能。