自適應雙向turbo均衡器應用於水聲通信系統

均衡器用於消除多徑效應造成的碼間干擾，是實現遠距離高速水聲通信不可或缺的關鍵技術。近年來，自適應turbo均衡器變得簡便、計算量小，在水聲通信領域得到廣泛研究，但其性能受限於自適應演算法的收斂速率，在快速時變的水聲信道中會出現誤差傳播效應，穩健性較差。

為了解決這一問題，中國科學院聲學研究所研究員鄢社鋒課題組將雙向均衡結構應用到自適應turbo均衡器中，並提出了適合於高階調製模式下turbo均衡系統的雙向合併方案。雙向均衡結構利用了前向均衡器和反向均衡器輸出誤差相關性極低的特點，結合兩個均衡器的結果提取雙向均衡增益，從而抑制誤差傳播，提升演算法性能。2017年3月，研究人員在青島膠州灣開展了海上實驗，通過水聲通信技術傳輸一張黑白圖片，在通信速率12kbps的條件下，實現了零誤差傳輸。解碼結果表明，相比傳統的單向均衡，雙向均衡的星座圖更加收斂，與之對應的解碼圖片更加清晰。

雙向均衡結構是一種應對自適應均衡器收斂速率慢、誤差傳播效應的有效手段，該結構不僅在單入多出系統中表現出穩健性能，在單入單出系統中也有理想的解碼效果，對於水聲通信機的結構簡化和均衡演算法的實時應用具有重要意義。

相關成果發表在The Journal of the Acoustical Society of America（第143卷第5期）上。

圖1.星座圖對比。a，單向均衡；b，雙向均衡（圖/奚鈞壹）

圖2.解碼圖片對比。a，單向均衡；b，雙向均衡（圖/奚鈞壹）

來源：中國科學院聲學研究所

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