基于随机滤波器的超宽带信道估计算法

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1、2010年第2期通信对抗No.22010总第110期总第110期COMMUNICATIONCOUNTERMEASURESSum.110··*基于随机滤波器的超宽带信道估计算法张先玉，刘郁林（重庆通信学院DSP实验室，重庆400035）摘要：针对超宽带信号采样速率过高难以实现的问题，利用信道稀疏性提出一种基于压缩感知的信道估计算法。将信号重复送入随机滤波器后发送，对接收信号进行欠采样，利用调制信号、滤波器、信道的圆周卷积关系建立压缩感知的数学模型，最后采用基追踪(BP)算法得到信道估计值，同时通过分析得到

2、了估计算法的克拉美-罗界(CRB)。算法节省大量的模数转换(ADC)资源，使系统实现成为可能。仿真结果表明，算法仅需不超过1/3的采样点数就可达到很优的估计效果，而且估计信道的均方误差(MSE)在高信噪比下接近于CRB。关键词：超宽带；信道估计；压缩感知；随机滤波器；基追踪；克拉美-罗界UltraWide-BandChannelEstimationAlgorithmBasedonRandomFilterZHANGXian-yu,LIUYu-lin(DSPLab,ChongqingCommunicatio

3、nInstitute,Chongqing400035,China)Abstract:Itisdifficulttodesignanultra-highrateAnalog-to-DigitalConverterwhichcansampletheUWBpulseswithahugebandwidth.Toreducethesamplingrate,anovelchannelestimationalgorithmispro-posedexploitingcompressedsensing(CS)basedr

4、andomfilter.Firstly,therepetitionofthemodulatedsignalsgetsacrossarandomfilter.Thenthemeasurementsequenceisgainedbysub-samplingofthereceivedsignals.ThemathematicalmodelofCScanbeestablishedexploitingthecyclicconvolutionpropertyofthemodulatedsignals,thefilt

5、erandthechannel.Thebasicpursuit(BP)algorithmisutilizedtogettheestimatedchannel.AndtheCramer-RaoboundofthesparseUWBchannelestimationisderived.ThenumberofthemeasurementsismuchsmallerthanthenumberofsamplesintheoriginalsignalthatreducesuseofADCresources.Thec

6、omputersimulationshowsthattheproposedalgorithmcangetanexcellentestimationperformanceusingjustnotmorethan1/3ofthesamplingrate,andtheMeanSquareError(MSE)approachestheCRBunderhighSignal-NoiseRatio(SNR)conditions.Keywords：UltraWide-Band（UWB）；channelestimatio

7、n；compressedsensing；randomfilter；basicpur-suit；Cramer-Raobound1引言具有高空间频谱效率、高测距精度、低截获概率、高抗多径衰落能力、低功耗、低成本、小体积等诸多优点和[1-2]超宽带(UWB)通信是无线通信领域的一个突破。它潜力。因此，UWB得到了学术界和工业界的广泛关收稿日期：2010-05-24*基金项目：国家自然科学基金（60672157；60672158）·4·通信对抗2010年第2期2注。其中z为加性高斯白噪声序列，方差为δ。若A满足

8、脉冲无线电超宽带通过发送一串经过调制的极窄RIP特性，δ2s＜姨2-1，选择λn=姨2(1+a)(1+δ)lgN，其中脉冲(ns级)来实现数据传输。数字化UWB接收机具有a≥0。[3]极大的灵活性和工艺可实现性。在设计UWB数字接估计值为：收机时，首先要对UWB信号进行采样，然而，高带宽对x^=min

9、

10、x

11、

12、1，其中

13、

14、A'(y-Ax)

15、

16、∞≤δλn（5）模数转换器(ADC)提出了很高要求，比如宽度为0.7ns研究发现，若A中元素服从高斯