О.Н. Чирков1, М.А. Ромащенко2, И.В. Свиридова3, Н.В. Ципина4

1-4 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. В работе рассматривается эффективный алгоритм адаптивной фильтрации для оценки канала с ортогональным частотным мультиплексированием OFDM на примере подводной акустической связи. Импульсная характеристика канала подводной акустической связи часто бывает разреженной [1]. Для идентификации канала используются разреженные адаптивные фильтры. Оценка канала - сложная задача из-за большого разброса задержек и быстрого изменения акустического канала во времени. Для получения хорошей производительности оценки канала широко используются адаптивные алгоритмы (например, алгоритм наименьших средних квадратов LMS) и классические рекурсивные алгоритмы наименьших квадратов RLS. Однако данные алгоритмы имеют медленную сходимость и высокую арифметическую сложность по сравнению с разреженными адаптивными фильтрами RLS [1].

Цель. Рассмотреть применение аддитивных фильтров для улучшения производительности оценки канала подводной акустической связи при высокоскоростной передачи данных с ортогональным частотным мультиплексированием OFDM.

Результаты. Исследовано применение нормализованных адаптивных фильтров LMS (NLMS) и разреженных адаптивных фильтров RLS в каналах подводной акустической связи UWA с OFDM-модуляцией. Предложен адаптивный фильтр со скользящим окном для оценки канала при высокоскоростной передаче данных в канале подводной акустической связи. При моделировании систем беспроводной акустической связи с OFDM достигнута безошибочная передача данных со спектральной эффективностью 0,33 бит/с/Гц. Результаты проведенного моделирования показали, что предложенный адаптивный фильтр со скользящим окном превосходит нормализированные адаптивные фильтры по битовой ошибке BER, а также аддитивные фильтры со экспоненциальным окном по числу математических операций.

Практическая значимость. Принимая во внимание разреженность импульсной характеристики канала как неотъемлемое свойство подводного акустического распространения, можно заключить, что предложенный адаптивный фильтр со скользящим окном значительно улучшает производительность оценки канала. 

Чирков О.Н., Ромащенко М.А., Свиридова И.В., Ципина Н.В. Эффективный адаптивный фильтр со скользящим окном для оценки канала связи с ортогональным частотным мультиплексированием // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 7. С. 50-55.
DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202207-09

1. Zakharov Y.V., Nascimento V.H. Sparse RLS adaptive filter with diagonal loading // Conference Record of the Forty Sixth Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers (ASILOMAR). IEEE. 2012. Р. 806-810.
2. Zakharov Y.V., Nascimento V.H. DCD-RLS adaptive filters with penalties for sparse identication // IEEE Transactions on Signal Processing. 2013. V. 61. № 12. Р. 3198-3213.
3. Чирков О.Н. Эффективный алгоритм динамического распространения пилот-сигналов для оценки канала радиосвязи в
   многоантенных системах MIMO с ортогональным частотным уплотнением OFDM // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 6(8).
   С. 163-168.
4. Ромащенко М.А., Чирков О.Н., Чураков П.П. Усовершенствованный метод оценки канала с итерационным подавлением помех для многопользовательских систем MIMO-OFDM // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 6(8). С. 150-155.
5. Ромащенко М.А., Чирков О.Н., Чураков П.П. Эффективный алгоритм оценки канала радиосвязи с пространственной модуляцией // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 6. С. 52-56.
6. Чирков О.Н. Прямое формирование OFDM-сигналов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 5. С. 54-56.
7. Чирков О.Н. Повышение помехоустойчивости высокоскоростной беспроводной системы обмена информации Wi-fi // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. № 3. С. 66-67.