Выравнивание нестационарного канала подводной акустической системы связи OFDM

Авторы

  • Анфу Жу Северо-Китайский университет водных ресурсов и электроэнергетики, Чжэньжоу http://orcid.org/0000-0003-3412-264X

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347020080038

Ключевые слова:

подводная акустическая связь, OFDM, выравнивание нестационарного канала, декомпозиция LDL^H

Аннотация

В статье исследованы три схемы выравнивания нестационарных каналов акустических подводных систем связи UWA (underwater acoustic) с ортогональным частотным разделением каналов OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Рассмотрены следующие алгоритмы выравнивания: алгоритм обнуления незначащих коэффициентов ZF (zero-forcing), выравнивание по минимальной среднеквадратичной ошибке MMSE (minimum mean square error equalization), и алгоритм последовательного подавления помех SIC (serial interference cancellation). Среди предложенных схем существует проблема необходимости выполнения большого количества операций для получения обратной матрицы канала. Для уменьшения вычислительной сложности получения обратной матрицы канала исследованы такие методы, как полосовая аппроксимация матрицы канала, последовательное выравнивание и декомпозиция LDLH. Для оценки эффективности исследуемых алгоритмов, проведены численное моделирование и эксперимент в реальных условиях. Результаты моделирования подтвердили, что алгоритмы выравнивания могут эффективно работать в условиях различной нестационарности, и подтверждают надежность каждого из упрощенных алгоритмов при одинаковом значении коэффициента Доплера. Результаты двух видов экспериментов в реальных условиях также подтверждают, что упрощенные алгоритмы устраняют влияние остаточного узкополосного эффекта Доплера на конкретный диапазон, и дают лучший результат при их объединении с высокоточным алгоритмом оценивания параметров канала.

Библиографические ссылки

M. K. Tsatsanis, G. B. Giannakis, “Adaptive methods for equalization of rapidly fading channels,” in Proceedings of MILCOM ’93 - IEEE Military Communications Conference, 2002, vol. 2, pp. 639–643, doi: https://doi.org/10.1109/MILCOM.1993.408590.

I. Barhumi, G. Leus, M. Moonen, “Estimation and direct equalization of doubly selective channels,” EURASIP J. Adv. Signal Process., vol. 2006, no. 1, p. 062831, 2006, doi: https://doi.org/10.1155/ASP/2006/62831.

S. Tomasin, A. Gorokhov, H. Yang, J.-P. Linnartz, “Iterative interference cancellation and channel estimation for mobile ofdm,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 4, no. 1, pp. 238–245, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/TWC.2004.840194.

K. A. D. Teo, S. Ohno, “Optimal mmse finite parameter model for doubly-selective channels,” in GLOBECOM ’05. IEEE Global Telecommunications Conference, 2005, 2005, vol. 6, pp. 5 pp. – 3507, doi: https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2005.1578424.

T. Zemen, C. F. Mecklenbrauker, “Time-variant channel estimation using discrete prolate spheroidal sequences,” IEEE Trans. Signal Process., vol. 53, no. 9, pp. 3597–3607, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/TSP.2005.853104.

G. Taubock, F. Hlawatsch, “A compressed sensing technique for ofdm channel estimation in mobile environments: exploiting channel sparsity for reducing pilots,” in 2008 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, 2008, pp. 2885–2888, doi: https://doi.org/10.1109/ICASSP.2008.4518252.

J. Jin, Y. Gu, S. Mei, “An introduction to compressive sampling and its applications,” J. Electron. Inf. Technol., vol. 32, no. 2, pp. 470–475, 2010, doi: https://doi.org/10.3724/SP.J.1146.2009.00497.

Y. Zhou, Y. Wu, D. Chen, F. Tong, “Compressed sensing estimation of underwater acoustic mimo channels based on temporal joint sparse recovery,” Dianzi Yu Xinxi Xuebao/Journal Electron. Inf. Technol., vol. 38, no. 8, pp. 1920–1927, 2016, doi: https://doi.org/10.11999/JEIT151158.

H. Huang, W. Su, X. Jiang, “An improved compressed sensing reconstruction algorithm used in sparse channel estimation,” in 2016 IEEE International Conference on Signal Processing, Communications and Computing (ICSPCC), 2016, pp. 1–4, doi: https://doi.org/10.1109/ICSPCC.2016.7753737.

L. Jing, C. He, L. Zhang, Q. Meng, J. Huang, Q. Zhang, “Iterative block decision feedback equalizer with soft detection for underwater acoustic channels,” Dianzi Yu Xinxi Xuebao/Journal Electron. Inf. Technol., vol. 38, no. 4, pp. 885–891, 2016, doi: https://doi.org/10.11999/JEIT150669.

Y. Xie, L. Zhou, J. Liu, “Linearly time-varying channel estimation method with ici mitigation for ofdm systems,” Inf. Technol., no. 1, pp. 67–70, 2018, doi: https://doi.org/10.13274/j.cnki.hdzj.2018.01.016.

J. Zhao, K. Huo, Y. Liu, X. Yang, “Cyclic prefix based phase-coded ofdm radar doppler offset estimation and compensation,” Dianzi Yu Xinxi Xuebao/Journal Electron. Inf. Technol., vol. 39, no. 4, pp. 938–944, 2017, doi: https://doi.org/10.11999/JEIT160549.

S. Sarowa, H. Singh, S. Agrawal, B. S. Sohi, “A novel energy-efficient ici cancellation technique for bandwidth improvements through cyclic prefix reuse in an ofdm system,” Front. Inf. Technol. Electron. Eng., vol. 18, no. 11, pp. 1892–1899, 2017, doi: https://doi.org/10.1631/FITEE.1601333.

T. Hrycak, G. Matz, “Low-complexity time-domain ici equalization for ofdm communications over rapidly varying channels,” in 2006 Fortieth Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, 2006, pp. 1767–1771, doi: https://doi.org/10.1109/ACSSC.2006.355065.

J. Huang, J. Huang, C. R. Berger, S. Zhou, P. Willett, “Iterative sparse channel estimation and decoding for underwater mimo-ofdm,” EURASIP J. Adv. Signal Process., vol. 2010, no. 1, p. 460379, 2010, doi: https://doi.org/10.1155/2010/460379.

L. Rugini, P. Banelli, G. Leus, “Simple equalization of time-varying channels for ofdm,” IEEE Commun. Lett., vol. 9, no. 7, pp. 619–621, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/LCOMM.2005.1461683.

Опубликован

2020-08-23

Как цитировать

Жу, А. (2020). Выравнивание нестационарного канала подводной акустической системы связи OFDM. Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 63(8), 483–496. https://doi.org/10.20535/S0021347020080038

Выпуск

Раздел

Оригинальные статьи