在移動水聲通信中，收發機之間的相對運動使接收信號中出現較大的多普勒擴展，給OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）水聲通信系統帶來子載波間干擾，使發射符號失真。高性能、低復雜度的移動OFDM水聲通信系統接收機設計是一個難題。

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提出一種適用于差分OFDM系統的自適應turbo均衡器。研究人員使用譯碼器反饋的發送符號軟信息重建OFDM系統各子載波符號，通過自適應turbo均衡，進一步消除接收信號中由已檢測出符號造成的殘余子載波間干擾，從而提高差分系統的誤碼性能（圖1）。自適應均衡器的系數使用低復雜度的隨機梯度算法進行更新，并采用單載波通信系統中的數據重利用算法加速turbo均衡的收斂。另外，研究團隊提出一種基于導頻的差分編碼方法，可有效抑制上述符號重建過程中存在的誤差傳播問題，提高系統性能。

該研究將提出的分數間隔快速傅里葉變換turbo均衡（Fractional Fast Fourier Transform-Turbo Equalization, FFFT-TEQ）與相干OFDM系統中基于MMSE（Minimum Mean-Squared Error）估計的turbo均衡器（MMSE-TEQ）的誤塊率（block error rate, BLER）性能進行對比，仿真結果顯示，使用新型均衡器的差分系統在高信噪比下可獲得的誤塊率性能優于相干系統（圖2），且其性能對多普勒頻率的變化更為穩健（圖3）。同時，它的計算復雜度較相干系統降低約兩個數量級。

該差分OFDM水聲通信系統自適應turbo均衡方法為高性能、低復雜度移動OFDM水聲通信系統的實現提供可行的解決方案，具有應用價值。相關研究成果在線發表在IEEE Transactions on Vehicular Technology上。研究工作得到國家自然科學基金的資助。

圖1.差分OFDM系統自適應turbo均衡器結構圖（圖/聲學所）

圖2.誤塊率-信噪比性能曲線（圖/聲學所）

圖3.誤塊率-歸一化多普勒性能曲線（圖/聲學所）