TransDetector：一种基于 Transformer 的水下声学差分 OFDM 通信检测器

子载波间干扰（ICI）与噪声抑制对于水下声学（UWA）差分正交频分复用（DOFDM）通信系统中的精确信号检测至关重要。本文中，我们采用 Transformer 设计了一种称为 TransDetector 的检测器，它可在甚至不需要任何导频的情况下，隐式地大幅抑制 ICI 并显式地抑制噪声。相较于标准 Transformer，我们提出了三项创造性设计。首先，我们打破标准 Transformer 中多头注意力（MHA）的内部编码器计算范式，设计了一种全新的编码器间注意力机制，称为交互式 MHA，其能显著提升性能并加快收敛速度。其次，为减少附着于接收信号的噪声分量，我们设计了一种自感知去噪结构，使网络能学习接收信号中的噪声分布。第三，为更好匹配 DOFDM 信号特征并有选择地关注指定位置的数据，我们提出梯形位置编码（PE），而非采用 Transformer 中原有的正弦-余弦 PE。在真实水下信道与仿真信道上的实验结果表明，TransDetector 在 BER 与 MSE 方面优于经典的 $\mathcal{X}$-FFT 算法与 DNNDetector。例如，在真实信道上，当信噪比 $(\text{SNR})=0$~dB 时，TransDetector 实现的 BER 相较 PS-FFT 与 DNNDetector 分别降低 $27.21\%$ 与 $12.50\%$；当 $\text{SNR}=20$~dB 时分别降低 $47.44\%$ 与 $33.49\%$。