[發明專利]一種基于多任務貝葉斯壓縮感知的水下信道估計方法

在審

• 申請號: 202111225420.6
• 申請日: 2021-10-21
• 公開（公告）號: CN113872895A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 季浩然
• 申請（專利權）人: 武漢中科海訊電子科技有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B13/02
• 代理公司: 北京中仟知識產權代理事務所(普通合伙) 11825
• 代理人: 田江飛

本發明公開了一種基于多任務貝葉斯壓縮感知的水下信道估計方法，利用小波分解估計得到信道初始稀疏度，并采用多任務貝葉斯算法求解，得到各個信道的估計值。與現有技術相比，本發明能夠在未知水聲環境下實現對信道估計算法的自適應調整,并結合已有的壓縮感知自適應算法的自適應思想，準確估計得到信道的狀態信息；而且還能夠估計出經過水聲信道的發射信號，因此可以通過信道估計的方式，降低自身發射換能器對系統的影響。

技術領域

本發明涉及水聲通信領域，特別是一種基于多任務貝葉斯壓縮感知的水下信道估計方法。

背景技術

目前水下信道估計通常采用插入導頻訓練的方式。傳統的信道估計方法通常采用最小二乘算法(LMS)，由于最小二乘算法容易被噪聲干擾，并且子載波間干擾也會降低LMS算法的性能。ZHAO Y等人提出一種應用變換域濾波器的導頻降噪方法，張曉利等人提出一種基于壓縮感知的自適應稀疏水聲信道估計算法,將壓縮感知算法OMP/CoSaMP與硬門限LMS算法結合,對水聲信道沖激響應進行估計；王永剛等人提出了基于導頻的OFDM水下通信信道估計，對訓練導頻進行了改進,將水聲信道看做梳狀濾波器,利用改進的變換域濾波器導頻降噪方法，改善子載波間干擾問題。但這些算法需要已知信道的稀疏性質，而在實際的水下壞境中，由于復雜的水下時空傳播信道通常不滿足稀疏性，因此不易采用稀疏類算法。

另外，水下雙工通信系統同時進行接收和發射操作。接收到的數據，經過了長距離的衰減變得十分微弱；而自身的發射信號，為了能夠傳播到更遠的距離，通常需要大功率功放驅動換能器發射信號。因此，接收到的數據受到了自身發射信號的影響。

發明內容

本發明的目的是要解決現有技術中存在的不足，提供一種基于多任務貝葉斯壓縮感知的水下信道估計方法。

為達到上述目的，本發明是按照以下技術方案實施的：

一種基于多任務貝葉斯壓縮感知的水下信道估計方法，包括以下步驟：

S1、假設多輸入多輸出系統有J個接收換能器，P個發射換能器，假設接收換能器接收到的數據為P個發射換能器發射數據為s_p＝(s_p,0,s_p,1,...,s_p,L-1)^T,p∈[P]，第p個發射換能器到第j個接收換能器的信道為M是信道長度，則有第j個接收陣元的數據為：

其中，是噪聲，是由發射數據生成的矩陣，如下：

令Φ＝(S₀,S₁,...S_P-1)，則有：

x_j＝Φh_(j)+n_j；

S2、采用多任務貝葉斯算法求解，得到各個信道的估計值。

進一步地，所述步驟S2具體包括：

S21、構造映射矩陣Φ＝(S₀,S₁,...S_P-1)＝Φ₁＝Φ₂＝...＝Φ_J；

S22、定義Φ_i＝(Φ_i,1,Φ_i,2,...Φ_i,M×P)，Σ_i,(j,j)是Σ_i的第j行j列的元素；

S23、While收斂；

S24、更新h_(j)＝α₀Σ_jΦ_j^Tx_j；