Page 123 - 《应用声学》2021年第2期

第 40 卷 第 2 期 郭铁梁等： OFDM 水声通信 CS 限幅失真补偿与 LS 信道估计优化算法 291

首先分析验证 CS 算法对 PAPR 非线性失真的 补偿算法进行 CCDF 曲线及 BER 曲线的性能对比
补偿效果。利用表 1、表 2 中的数据，图 2 绘出了直 仿真分析。将 SLM 算法中的传输序列数目设为 4，
接限幅法、压缩扩展法的 CCDF 曲线的对比仿真结 将 PTS 算法中的相位加权系数 (旋转因子) 的数量
果。由于 CS 算法主要对直接限幅法的非线性失真 也设为4。图4给出了直接限幅法、SLM算法及PTS
进行补偿，所以在 CCDF 曲线上只能用直接限幅的 算法的 CCDF 曲线，如果只考虑对于 PAPR 的抑制
曲线来体现，而 CS 算法的补偿效果主要体现在图 3 作用，从图 4 中可以看出，PTS 方法要稍好于 SLM
中，图 3 分别绘出了 CS 限幅补偿算法、压缩扩展限 方法。图5给出了CS补偿法、SLM算法及PTS算法
幅和直接限幅算法的 BER 曲线。由于压缩扩展限 的BER曲线，从图5中可知，CS限幅补偿法的 BER
幅和直接限幅算法不能去除接收端的限幅噪声，因 性能略好于 SLM 算法及 PTS 算法，但从上文所提
而使得这两种方法虽然能保证水下 HPA 正常工作， 的算法过程可知，CS算法在计算量及对信道估计的
对 PAPR 的抑制作用非常有效，但却不能保证系统 优化性能方面要好于概率类算法。
的误码率性能。从图 3 的误码率曲线可以看出，CS
10 0
算法很好地补偿了直接限幅的非线性失真，获得了
比压缩扩展法更好的系统性能。 10 -1

10 0 10 -2
CCDF 10 -3
10 -1

10 -2 10 -4
௄ᬍࣨ
CCDF 10 -3 10 -5 10 dBᄰଌᬍࣨ
SLMካข
PTSካข
10 -4 10 -6
2 4 6 8 10 12 14
௄ᬍࣨ PAPR᫃ᬍ/dB
10 -5
10 dBᄰଌᬍࣨ
ԍ᎖ੱ࡙ካข 图 4 PAPR 限幅与概率类算法的 CCDF 比较
10 -6
2 4 6 8 10 12 14
Fig. 4 CCDF of clipping and probabilistic algo-
PAPR᫃ᬍ/dB
rithms
图 2 PAPR 限幅算法的 CCDF 比较
Fig. 2 CCDF comparison of PAPR clipping 10 0
10 0
10 -1

10 -1
BER 10 -2

BER 10 -2 ళᬍࣨ
ԍ᎖ਖᅼᬍࣨᛪϪ
10
-3
SLMካข
PTSካข
ళᬍࣨ ᄰଌᬍࣨ
10 -3
ԍ᎖ਖᅼᬍࣨᛪϪ 10 -4
ԍ᎖ੱ࡙ካข 1 2 3 4 5 6 7 8
ᄰଌᬍࣨ SNR/dB
10 -4
1 2 3 4 5 6 7 8
图 5 PAPR 限幅与概率类算法的 BER 比较
SNR/dB
Fig. 5 BER of clipping and probabilistic algorithms
图 3 PAPR 限幅算法的 BER 比较
Fig. 3 BER comparison of PAPR clipping 由于本文利用导频数据结合 CS 的 BP 算法进
另外，为了和其他类别的降低 PAPR 的方法相 行限幅噪声的补偿运算，因此导频数据量的多少必
比较，下面将传统的概率类算法中的选择性映射 然对本文的新算法有所影响。下面将针对不同导频
(Selected mapping, SLM) 法、部分传输序列 (Par- 子载波间隔对系统性能的影响，利用BER曲线进行
tial transmit sequence, PTS)法与直接限幅结合CS 仿真对比分析。从图 6 中可以看出，随着导频间隔