论文研究-存在相位噪声的水声通信系统数据半盲检测方法研究 .pdf

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存在相位噪声的水声通信系统数据半盲检测方法研究,姜喆,葛瑶,本文研究存在相位噪声的水声通信系统中的数据半盲检测问题,在水声多径信道和相位噪声均未知的条件下提出一种基于Gibbs采样的水声�
山国武技论文在线 估计算法不需要了解信道的统计特性,从而对接收机结构要求比较简单,但是噪声的存 在使这种信道估计的性能与理想信道差异很大,对系统性能影响较大。为了降低相位噪声的 影响,本文在信道估计的基础上,利用样算法检测数据 采样算法 对于接收到的信号,采用 采样算法进行数据检测,需要知道,£以及的条 件分布,即「 和|。接卜来分别对以上三个条件分布 进行推导。 ()对于多径信道,由贝叶斯公式可知 若的先验分布是均值为,协方差矩阵为的正态分布,且满足高斯白噪声特性, 则有 其中, 7 由 采样理论可知,需从条件分布 C 中进行采样。由式知其 满足均值为,方差为的正态分布,因此可直接对其采样 ()对于相位噪声φ的估计,由于其条件分布为非标准的分布,因此不能直接采用 采样算法进行估计。为了对其进行标淮化处理,首先将进行二阶泰勒展开近似,即 由贝叶斯公式可知: [φ-][+p +→g Ho os 其中, 十 p-+ 7 山国武技论文在线 由采样里论可知,需从条件分布 中进行采样。由式知其 满足均值为,方差为⑦n的正态分布,因此可直接对其采样 ()对于数据符号的检测,由于发送数据为 调制后数据,因此应从 ± 中采样,其中 。由贝叶斯公式得两种情况下的后验概率分布分别为: 令 ,考虑到传输符号先验等 概,则 7 假设由式得到的比值为a,很容易证明 从 均匀分布 中采样,如果<a/+a,就设定 否则 基于样的水声通信系统数据半盲检测方法 由于 采样算法对一个变量的抽样会影响其他变量的更新,而对」相位噪声的估 计,引进了二阶近似,为了防止误差在每一次迭代中传播,最后更新相位噪声φ。水声通信 系统数据半盲检测方法首先发送训练序列,利用算法对信道预估,将估计结果赋予 ;进而利用 采样算法对数据进行检测。由于假设的先验分布为止态分布,即 。“般地,有=y。当y越大吋,采用抽样算法受先验信息的 景响越小,为了使估计结果完全由观测效据决定,减小先验假设的景响,本文选取y=∞, 此时式可化简为: 基于采样的水声通信系统数据半盲检测算法步骤如下 ()发送训练序列,利用算法进行信道初佔。 山国武技论文在线 ()令达代计数器,初始化d 并计算出;产生随机的进制数作为 令 ()从式计算a,并产生服从均匀分布的,对比a/+a与的大小 从而更新。 ()从式抽样生成。 )从式抽样生成。 ()迭代计数器,返回到第步继续抽样直到最人迭代次数,以确保变量更新达 到收敛 仿真结果及分析 仿真条件及参数如下:训练序列数目,噪声为加性髙斯白噪声,水声多径信道的 时域冲击响应如图所示,其结构满足目前水声通信领域所广泛釆用的稀疏特性。均方误差 定义为 ∑ ,其中为 仿真次数。 图1水声多径信道时域冲击响应图 图为基于采样的水声通信系统数据半盲检测算法与算法对的估计均方误 差的对比。从图中可以看出,当信噪比较低时,由于信道估计的均方误差较人,导致该 半盲检测算法对的估计误差较人。随着信噪比的増加,该算法的优势逐渐显现,当信噪比 高于时,基于采样的水声通信系统数据半盲检测算法对的估计精度高于算 法。由于在选择废弃数据长度和迭代次数时,考虑了一些冗余量,所以两组参数下的估计均 方误差非常相近。从图中结果可知,本文提出的基于采样的数据半盲检测算法对于废 弃数据长度和迭代次数的选择具有鲁棒性。 图则给出了基」采样的水声通信系统数据半盲检测算法的误码率曲线。从图中 可以看出,当信噪比为吋,通信系统的误码达到;如果增加算法的达代次数,则 可以更进步的提升通信性能,然而相应的运算量也会增加。 山国武技论文在线 估计 图2基 Gibbs米样的水声通信系统数据半盲检测算法对信道的估计均方误差 佟 图3基于Gibs采样的水声通信系统数据半盲检测算法误码率出线 4结论 木文针对水声信道与相位噪声均未知的水声通信系统,提出一种基」采样的数据 半盲检测算法。对水声信道做止态先验分布假设,水声多径信道的后验分布亦为止态分布, 可直接对其进行采样。另一方面,由于相位噪声的条件分布为非标准分布,无法直接 利用算法进行随机采样。本文利用对相位噪声项的阶泰勒近似,将非标准的后验证 分布近似为标准正态分布,从而利用采样算法对其进行估计。仿真结果表明本文提出 的算法能在较少迭代次数的条件下,实现对水声多径信道的无偏佔计,且信计均方误差在较 高信噪匕条件下小于传统的信道估计算法,本文提出的算法还可满足水声信道的稀疏特 性,实现对数据的有效检测。 参考文献 山国武技论文在线

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