基于优化信息算子的UWB信道贝叶斯估计.pdf

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1、第21卷第2期电光与控制Vol

2、2lNo．22014年2月ElectronicsOptics&ControlFeb．2014doi：10．3969／j．issn．1671—637X．2014．02．009基于优化信息算子的UWB信道贝叶斯估计王平，阮怀林，樊甫华(电子工程学院，合肥230037)摘要：针对压缩感知应用于UWB通信信道估计时信息算子的相干性严重影响UWB信道估计精度的问题，提出将优化的信息算子和贝叶斯算法相结合的方法。该方法以互累积相干参数为准则，首先将加权信息算子通过最优化与正则化得到优化的信息算子，最后通过贝叶斯算法重构UWB信

3、道。理论分析和仿真结果表明优化信息算子的相干性大大减弱。有效提高了UWB信道估计精度，同时该方法能在较低的压缩比和信噪比条件下实现UWB通信信道的准确重建。关键词：超宽带通信；贝叶斯压缩感知；信息算子；信道估计；相干性中图分类号：V271．4；TN911．23文献标志码：A文章编号：1671—637X(2014)02—0036—05BayesianEstimationAlgorithmofUWBChannelBasedontheOptimizedSensingMatrixWANGPing，RUANHuai—lin，FANFu—hua(Electr

4、onicEngineeringInstitute，Hefei230037，China)Abstract：ThecoherenceofsensingmatrixmayaffectseriouslytheestimationaccuracyofUhra—Wideband(UWB)channelbasedonCompressiveSensing(CS)，thusamethodisproposedwhichcombinestheoptimizedsensingmatrixwithBayesianalgorithm．Takingthecrosscumula

5、tivecoherenceastheprinciple，theoptimizedsensingmatrixisobtainedbyoptimizingandregularizingtheweightedsensingmatrix．BayesianalgorithmisthenusedtoreconstructtheUWBchanne1．Boththetheoreticalanalysisandtheexperimentalresultsshowthattheoptimizedsensingmatrixhasweakercoherencecompa

6、redwiththesensingmatrix，andtheestimationaccuracyofUWBchannelisimprovedeffectively．Atthesametime，theUWBcommunicationchannelcanbeaccuratelyreconstructedwithlowcompressiveratioandSNR．Keywords：uhra-widebandcommunication；Bayesiancompressedsensing；sensingmatrix；channelestimation；co

7、herence稀疏信号获取和重建理论，而UWB稀疏多径信道估计0引言问题也可转换为稀疏信号重建问题，因此，基于压缩感超宽带(Ultra—Wideband，UWB)通信具有诸多优知理论的信道估计方法。研究倍受关注。贝叶斯压点，因而受到广泛关注。在典型信道环境下，UWB信缩感知(BayesianCompressedSensing，BCS)是一种基于道虽然含有丰富的多径分量，但是只有极少的大系数统计模型的压缩感知算法，与基于范数约束的cs算信道冲激响应，大部分系数都是近零的，因此UWB信法相比，BCS无需稀疏度信息且得到的收敛结果即为道是近似稀疏。在U

8、WB接收机的多径合并过程中，需全局最优解，在实际应用中体现出了很大优势。文献要多径衰落幅度信息和时延信息，因而，信道估计的准[5]提出基于冗余字典构造感知字典的方法，所构造确性直接影响超宽带通信系统的性能。的感知字典原子间具有弱相干性，利用这种感知字典压缩感知(CompressiveSensing，CS)⋯是一种新的代替稀疏表示冗余字典，能提高信号重建的精度。本文在此基础上，提出了基于优化信息算子的贝叶斯重收稿日期：2013—03—11修回日期：2013—03—27构算法UWB通信信道估计方法，通过降低信息算子的基金项目：国家自然科学基金(611

9、71170)作者简介：王平(1987一)，男，甘肃庆阳人，硕士生，研究方向为超相干性提高信道估计精度；重构算法采用贝叶斯算法宽带通信信号