水下声学 OFDM 系统中差分相干检测的载波间干扰抑制

由于水下声学（UWA）信道固有地具有剧烈多普勒频移，抑制载波间干扰（ICI）对于水下声学正交频分复用（OFDM）系统中的差分相干检测至关重要。本文提出一种称为部分偏移快速傅里叶变换（PS-FFT）的新 ICI 抑制方法，从时域和频域两方面消除 ICI。具体而言，PS-FFT 首先将整个块持续时间内的接收信号划分为若干不重叠的短段，以减小时域中的信道变化。然后对这些区间中每一段的接收信号在若干预定义频率上应用傅里叶变换，以补偿频域中的多普勒频移。最后，它将每个载波上的多个解调器输出加权组合为一个输出用于符号检测，组合器权重由随机梯度算法求解。仿真结果表明，在中高多普勒因子和大量载波情况下，就均方误差（MSE）而言，PS-FFT 大幅优于现有经典方法——部分快速傅里叶变换（P-FFT）和分数快速傅里叶变换（F-FFT）。数值上，当接收端输入信噪比（SNR）在 10 dB 到 30 dB 之间、多普勒因子为 $\bf{3\times 10^{-4}}$、载波数为 1024（此时 P-FFT 甚至无法工作）时，PS-FFT 的 MSE 相比 F-FFT 降低了 $\bf{61.83\%-84.89\%}$。