压缩感知技术不但突破了传统意义上对信号采样速率的限制，也克服了以往先采样后压缩造成存储空间浪费的缺点，很大程度上提高了信号的采样速率，减少了时间和存储空间的浪费，因此在信号处理领域展现了广阔的应用前景。信号恢复算法是压缩感知理论的核心内容之一，但是其计算复杂度较高，对实时性要求较高的场合需要信号的快速恢复，因此研究恢复算法的快速计算及其高速实现以满足实时应用的需要有着重要的意义。现代FPGA嵌入了大量计算和逻辑单元，其自身的并行性可以很好地加快运算速度，本文对压缩感知恢复算法中的正交匹配追踪算法的FPGA设计与实现进行了探讨，包括如何降低计算复杂度和提高资源利用率，以达到快速恢复信号的目的。本文的主要工作如下：　　首先，对压缩感知的基本理论进行了系统学习。特别在探究压缩感知包含的稀疏分解、观测矩阵的设计和信号恢复三个核心问题的基础上，深入分析了OMP恢复算法的基本原理及其特点。　　其次，以矩阵与矩阵乘法为对象，研究了矩阵乘法实现技术的模型构建。结合相应的存储结构设计了一种能够处理任意规模矩阵的高性能、高存储效率的矩阵乘并行结构。实验结果表明该并行结构优于同类设计，将计算复杂度从O（n3）降低为O（n3/p2），大大节省了计算时间。　　最后，开展了针对目标芯片Altera公司的Cyclone III系列芯片的OMP算法实现。该设计将复杂的OMP实现分解为三个功能较为独立的模块完成，通过状态机控制模块间的协调与合作，模块内部充分利用FPGA的并行性以提高运算速度。通过采用独立的运算模块，减少了计算时间上的冲突，使得设计更加方便。数据由嵌入式RAM存储，节约了逻辑资源。仿真结果表明：本文提出的OMP实现方案具有占用资源少和运行速度快的优点。