[发明专利]一种稀疏干扰背景下的MIMO水声信道估计方法

说明书

本发明提供一种稀疏干扰背景下的MIMO水声信道估计方法，本发明属于水声信号处理领域。本发明利用变分贝叶斯推断理论，分别对脉冲干扰和信道的稀疏度进行估计，同时充分利用信道的空间相关性获得处理增益。与目前存在的水声信道估计方法相比，其估计精度更高且计算复杂度更低。

技术领域

本发明涉及一种稀疏干扰背景下的MIMO水声信道估计方法，属于水声信号处理领域。

背景技术

水声通信是目前进行水下信息传输的最有效手段，而获取更为准确的水声信道信息对于水声通信质量的提高至关重要。传统的水声信道估计方法如最小二乘方法，基于压缩感知的稀疏信道估计方法等对背景噪声的假设为加性高斯白噪声，然而真实海洋环境中分布着丰富的脉冲噪声，这些脉冲噪声可能来自于磷虾，冰盖挤压破裂，声呐发射人工信号等，造成传统水声信道估计方法性能的下降。近年来，出现基于贝叶斯估计理论的信道、脉冲噪声联合估计方法，然而这类方法忽略水声信道与脉冲噪声稀疏度的不同，存在理论上的性能损失，同时联合估计造成计算复杂度的提高。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种稀疏干扰背景下的MIMO水声信道估计方法。

本发明的目的是这样实现的：步骤如下：

步骤一：搭建MIMO水声通信系统，接收水听器接收到多路导频信号；

步骤二：参数初始化；设置t＝1，初始化μ_h,Σ_h,μ_e,Σ_e,ε，B和δ，为估计得到的信道，μ_h为信道向量均值，Σ_h为信道向量方差，μ_e为脉冲噪声向量均值，Σ_e为脉冲噪声向量方差，ε为表征稀疏度的超参数，B为空间相关矩阵，δ为预先设定的门限；

步骤三：迭代计算，根据联合分布函数进行更新，包括：

更新

更新μ_h和Σ_h：

更新μ_e和Σ_e：

更新ε_0:L-1(水声信道稀疏度)和B：

更新(脉冲噪声稀疏度)：

令t＝t+1，若t＝T或则输出否则继续迭代；

步骤四：输出信道估计结果，

本发明还包括这样一些结构特征：

1.接收信号模型为：

y_m≈Xh_m+e_m+w_m

其中，为第m个水听器的接收信号，N_p为导频序列长度，L为信道长度；是第n个发射换能器与第m个水听器之间的信道的第l个抽头，N为发射换能器的总数量；被定义为：

其中，为已知导频序列；为脉冲噪声项，是独立同分布的零均值方差为σ的复高斯噪声向量。