张阳, 张群飞, 王樱洁, 何成兵, 史文涛

(1.西北工业大学 深圳研究院, 广东 深圳 518057; 2.西北工业大学 航海学院, 陕西 西安 710072)

水声信道被认为是最具挑战性的通信媒介之一[1]。与陆地无线信道相比,水声信道的带宽有限,且具有严重的传输损耗、时变的多径传播以及严重的多普勒干扰。为了解决多途引起的频率选择性衰落水声信道色散问题,提高水声信道的带宽效率,正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)多载波技术被广泛应用到水声通信中[2]。OFDM使用一个循环前缀,采用单抽头频域均衡复杂度低,便于实现。然而当信道存在大多普勒扩展,信道时变性增强时,信道的相干时间接近或小于OFDM的数据块长度,单抽头频域均衡算法有效性将会降低,其通信性能受到严重影响[3]。处理快速时变信道的经典方法是缩短OFDM的符号持续时间,使得每个OFDM符号上的信道变化可以忽略,而循环前缀长度保持不变,然而该方案降低了带宽效率。因此,能否在复杂快速时变的水声信道中,探索一种性能没有显著下降的新型调制方案至关重要。

2016年Anton Monk等人最先提出的正交时频空间(orthogonal time frequency space,OTFS)调制技术,是一种针对高动态场景的新型二维调制技术,其基本思想是将信息比特调制在时延-多普勒域,而非传统调制的时间-频率域[4]。OTFS调制通过一系列二维变换,将双扩展信道转换到时延-多普勒域中近似非衰落的信道。在时延-多普勒域中,一个数据帧中的符号都经历了几乎恒定的衰落,具有比OFDM等调制方案更显著的性能增益[5]。……