OOK通信中的软判决辅助ML信道估计和MAP检测

孟 婷,缪慧敏,张浩波,吴茗蔚

(浙江科技学院 a.机械与能源工程学院;b.信息与电子工程学院,杭州 310023)

自由空间光(free space optical,FSO)通信技术拥有带宽高、不易被窃听、不需要光谱许可等优势[1-3],因此成为弥补射频通信缺点的互补技术之一[4]。但FSO的通信链路设备复杂,成本较高,因此大都采用简便的强度调制/直接检测(intensity modulation/direct detection,IM/DD)方法进行调制解调[5-6]。其中,基于开关键控(on-off keying,OOK)的IM/DD系统实现最为简便。这种IM/DD通信系统发射端的激光器发出一段稳定激光束,该激光束受到驱动电路的控制,发射端出瞳处输出与键控电压成等比的光强信号[7];接收端的光电探测器对瞬时光功率做出响应,将光学透镜表面上收集到的光强恢复为电信号[8]。

FSO-OOK信号最佳接收方案是根据瞬时信道状态信息(channel state information,CSI)计算判决门限来进行符号判决,即若接收信号大于判决门限则判定当前符号为1,否则为0。这是一种理想接收机,通常假设理想接收机需实现理想信道估计,信号检测基于真实CSI信息,其误比特率(bit error probability,BEP)是信号接收的理论下界。然而FSO信道受到路径损耗、大气湍流、指向误差等因素的影响,CSI具有随机和时变特性,实际接收机的检测性能依赖信道估计的准确度,因此一个准确有效的信道估计算法是接收机进行信号检测的重要前提。最常见的信道估计方法是通过发送一段训练数据[9-11]或反复插入导频[12]估计信道参数,这些方法有大量的冗余信息,造成了带宽的浪费。还有一种盲检测的接收方式也可以应用于FSO通信场景[13-14],盲检测是一种基于多元分布形式的似然函数进行序列检测的信号检测方式。……