聲學所將雙向軟判決反饋均衡器用於OFDM通信系統

2020-08-06 光明網

OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)技術可以有效對抗信道的多徑效應,但易受都卜勒效應影響。在都卜勒擴展較大的信道下,OFDM系統子載波間的正交性會被破壞,從而產生子載波間幹擾。這將影響符號檢測和後續的信道解碼效果,增大系統的誤碼率。

為了解決上述問題,中國科學院聲學研究所水下航行器信息技術重點實驗室研究員鄢社鋒團隊基於單載波通信中的雙向均衡算法,提出一種適用於OFDM系統的雙向軟判決反饋均衡器(bidirectional soft-decision feedback equalizer, BiSDFE)。相關研究成果在線發表在IEEE Wireless Communications Letters上。

研究人員採用一個傳統的單向軟判決反饋均衡器(Soft-decision feedback equalizer, SDFE)對接收信號進行均衡,對OFDM解調符號和估計信道矩陣進行頻率反轉,推導出頻率反轉SDFE,再對兩者輸出的軟符號進行加權求和獲得最終的均衡輸出(算法框圖見圖1)。由於兩個均衡器輸出中的噪聲和錯誤位置相關性較低,而估計符號相關性較高,故通過該加權合併操作可以獲得雙向分集增益並減弱單向SDFE中的誤差傳播問題,從而提高系統誤碼率性能。

研究人員將BiSDFE與現有各OFDM均衡器的誤碼率性能進行對比,仿真結果顯示,新型均衡器在各信噪比下均能獲得優於傳統均衡器的誤碼性能(圖2),且在受都卜勒擴展較大的信道(如水聲信道)中的優勢更明顯(圖3)。另外,它與單向SDFE的計算量在同一數量級上。BiSDFE揭示了OFDM技術的潛力,為其在移動水聲通信等具有大都卜勒擴展信道中的應用提供了可能的解決方案。

研究工作得到國家自然科學基金的資助。

聲學所將雙向軟判決反饋均衡器用於OFDM通信系統

圖1.OFDM系統BiSDFE結構圖(圖/中科院聲學所)

聲學所將雙向軟判決反饋均衡器用於OFDM通信系統

圖2.誤碼率-信噪比性能曲線(圖/中科院聲學所)

聲學所將雙向軟判決反饋均衡器用於OFDM通信系統

圖3.誤碼率-歸一化都卜勒性能曲線(圖/中科院聲學所)

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