基于压缩感知的超宽带信道估计方法的研究

于华楠 郭树旭

(吉林大学电子科学与工程学院 长春 130012)

1 引言

超宽带技术具有高数据传输率、低功耗、低成本、较强的抗多径效应等特点。但是接收高带宽信号所需要的高速率 A/D转换会导致通信设备复杂程度的增加或者采样分辨率的下降，这是超宽带通信需要突破的瓶颈之一[1]。文献[2]提出的压缩感知理论，对可压缩的信号以远低于奈奎斯特速率的方式进行采样，仍能够精确地恢复出原始信号。利用UWB信道的稀疏特性，压缩感知理论能够有效地降低UWB通信系统的采样速率[3]。文献[4]将压缩感知理论引入到UWB通信中，设计了一个基于概率模型的GLRT检测器。文献[5]提出了一种基于压缩感知的UWB信道随机观测估计算法，并将信道估计结果应用于UWB信号检测中，在较低的采样速率下取得了更好的误码率性能。随着对压缩感知理论的深入研究，文献[6]设计一种新颖的UWB通信系统，适用于符号间干扰更严重的信道环境。但上述文献中并没有深入讨论UWB信道的稀疏特性，以及建立在这个特性基础上的压缩感知理论的各个要素的研究。

本文在压缩感知理论框架下讨论超宽带系统的信道估计问题。通过分析UWB信道的稀疏特性和信道结构特征，设计过完备字典库和观测矩阵，结合准-托普林兹矩阵结构把观测矩阵描述成滤波器的形式，提出了一种滤波矩阵估计算法。该算法在考虑信道噪声的环境下，具有较高的估计精度，而且对加性高斯噪声具有更好的抑制作用。……