基于压缩感知的宽带短波OFDM信道估计

摘要

短波通信具有传播距离远，成本低廉以及抗摧毁性强等优点，使得其在远程通信特别是军事通信中有着举足轻重的作用，然而由于短波信道存在严重的多径时延、多普勒效应以及带内干扰等，使得信道估计在短波通信中的作用尤为明显，因此在短波通信中如何通过导频准确的进行信道估计成为了一个重要的研究课题。
　　 本文从对宽带短波信道的传输特性分析着手，将正交频分复用技术(OFDM)有效的应用至宽带短波系统中，提高其频谱利用率以及抗多径能力。为抵抗多径，本文首先给出了宽带短波信道下基于块状导频结构以及梳状导频结构下的OFDM信道估计算法，分析了两种算法的优劣势，同时对梳状导频情况下不同插值算法进行了分析，提出了一种在同步存在主径偏移时的多路并行插值算法，有效的抵抗了同步非理想对信道估计带来的影响。
　　 随着压缩感知理论的飞速发展以及应用，本文结合宽带短波信道的稀疏特性，提出了基于压缩感知的宽带短波OFDM信道估计算法，充分利用了短波信道的稀疏特性，在降低导频开销的同时准确地进行信道估计，大大的提升了频带利用率，从而提高了短波通信的可靠性以及效率。对于压缩感知信道估计的研究，本文提出了在宽带短波信道下的最佳导频位置选择方案，给出了一种改进的数据帧结构，更加高效地利用导频进行信道估计，进一步提升了频谱利用率。
　　 最后，将压缩感知信道估计应用到实际系统中时，非理想同步以及非整数点多径将对压缩感知信道估计造成巨大的影响，于是，本文通过理论推导以及性能仿真给出了非理想同步的消除和抵抗方法，同时给出了一种基于噪声迭代判决的压缩感知信道估计来抵抗非整数点多径的影响，使得压缩感知信道估计能够在实际系统中广泛的应用。