稀疏信道估计关键技术研究

随着水下声音通信等高速率通信的兴起和发展，越来越多的无线通信信道呈现出稀疏的特性，因而，为了确保无线通信的稳定和畅通进行，这类具有稀疏性质的信道自然而然的也就成了当下研究的热点和重点。在实现对稀疏信道的估计时，直接使用已有的传统方法并没有有效地解决问题，这是因为，各类传统的方法在实现过程中，没有考虑信道的稀疏性质所带来的影响。本文通过从信道的稀疏度估计，及非零抽头位置的检测着手，不仅在一定程度上解决了以上问题，同时也为今后的工作进一步展开提供了思路。本文的研究工作和成果主要包括以下几个部分： 首先，针对稀疏度在解决稀疏信道估计问题中的重要性，本文实现了对信道稀疏度的估计。本文通过从决定信道稀疏度的信道实际路径数目着手，分析了MP系列算法在实现过程中，残差的变化与算法的迭代次数，以及算法的迭代次数与信道的实际路径数目之间的关系，提出了使用残差能量求差与残差-信号求相关的方法，来实现基于训练序列条件下信道稀疏度的估计；而在盲估计条件下则是通过使用子空间方法来实现的。 其次，在MP系列算法的指导下，本文提出了基于非零抽头位置检测的稀疏信道估计。在实现对信道的非零抽头位置检测时，主要是从基于训练序列和半盲检测两个方面展开的。在基于训练序列的条件下，本文提出将稀疏信道估计问题，转变为一个{0,1}L向量的估计问题，并通过使用开关检测方法和MAP算法来实现；而在非零抽头半盲检测时，则是通过计算得到接收信号的自相关函数，然后分析其与信道非零抽头位置的关系来实现的。然后，在此基础上通过引入稀疏LS算法，对检测得到的所有抽头的系数进行估计，从而实现对稀疏信道的估计。 另外，针对需解决在未对信道进行非零抽头检测的前提下，实现对稀疏信道估计的问题，本文提出了在LMS自适应算法的基础上采用变换域法和稀疏度量法来解决。在变换域方法中，使用频域LMS算法将时域稀疏的信道，通过时频域转换来消除信道的稀疏性质对算法实现过程中的影响，从而实现对它的估计；而在稀疏度量法中，则是通过在LMS算法的实现过程中，加入诸如范数等稀疏性质的约束来实现的。 最后，本文一方面通过对研究内容的总结，概括得到了本课题的主要研究成果；另一方面也看到了本课题某些仍待解决的问题，并对今后的工作进行了展望。