10、水下声学通信与FBMC系统滤波器设计技术解析

水下声学通信与FBMC系统滤波器设计技术解析

水下声学通信中的VT - MUD方案

在水下声学网络通信中，多用户检测（MUD）方案至关重要。传统基于交织多址接入（IDMA）的MUD方案虽有一定优势，但现有固定抽头长度多用户检测（FT - MUD）策略存在不足。

1. 问题提出

传统FT - MUD策略中，滤波器抽头长度对系统性能和计算复杂度影响显著。抽头过少，系统性能不佳；抽头过多，不仅浪费计算资源，还可能增加稳态均方误差（MSE），且无法预测特定水下声学信道（UAC）的最优抽头长度，其最优抽头长度还会随时间变化，难以适应复杂的UAC。

2. 系统模型

考虑一个具有K个同时用户的典型多用户水下声学通信系统，采用IDMA。用户信息比特随机生成，经简单重复加扰序列扩展，再通过用户特定交织器置换，最后映射为二进制相移键控（BPSK）符号。接收信号可表示为：
[r(n) = \sum_{k = 1}^{K}\sqrt{P_{k}}h_{k}(n) \cdot x_{k}(n) + v(n)]
其中，(P_{k}) 是第k个用户的发射信号功率，(h_{k}(n)) 是从第k个用户到目的地的水下声学信道冲激响应，(v(n)) 是零均值、方差为 (\sigma^{2}) 的加性高斯白噪声样本。

3. 可变抽头长度多用户检测器（VT - MUD）

• 结构与原理 ：VT - MUD接收机通过联合使用可变抽头长度自适应均衡和多用户检测来减轻多址干扰（MAI）和符号间干扰（ISI）。其关键在于采用分段均衡，将M抽头的有限长单位冲激响应（FIR