基于SOVA的低复杂度FTN信号接收算法

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1、2017年5月北京航空航天大学学报May2017第43卷第5期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．43No·5http：／／bhxb．buaa．edu．anjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0351基于SOVA的低复杂度FTN信号接收算法张晨宇，刘荣科+(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100083)摘要：超奈奎斯特(FTN)传输技术是一种高频谱效率的信号传输方式。针

2、对FTN信号存在的码间串扰，基于软输出维特比算法(SOVA)提出FTN信号的低复杂度接收算法。根据幸存路径和竞争路径的判决结果，动态地调整每个时刻回溯过程的比较次数，降低比较次数平均值。在实际应用中，根据不影响误码性能的统计经验值直接截短回溯路径的长度。直接截短回溯深度算法可在不恶化误码率(BER)的前提下，降低比较运算次数2／3，同时减少回溯过程所需寄存器资源和延时50％以上。关键词：超奈奎斯特(FTN)传输信号；低复杂度；回溯过程；比较次数；寄存器资源中图分类号：TN919．5文献标识码：A文章编号：1001-5

3、965(2017)05—0998-06超奈奎斯特(FTN)传输技术是一种高频谱效率的传输方式，相较于传统信号可以用更高的速率传递信息，适用于频谱资源有限的系统，有望在5G通信中投入使用。1975年，Mazo¨1提出了FTN信号传输模型，并且理论上证明了使用二进制相移键控(BPSK)调制和sinc函数脉冲成型时，FTN信号传输速率可以在传统正交信号的基础上加速25％，同时保持信号码元最小欧氏距离不变，理论误码性能不受影响。Anderson等旧1在此基础上证明若使用滚降系数为30％的升余弦函数成型脉冲代替sine函数成型

4、脉冲，在码元最小欧氏距离不变条件下传输速率最多可增加42％。但是在实际应用时，复杂度有限的接收机不能完全消除FTN信号中无限长度码间串扰给系统误码率(BER)带来的损失。因此，设计FTN接收机时需要综合考虑系统误码率和复杂度这2个相互制衡的因素。目前针对FTN信号有不同的均衡算法。Anderson和Prlja等。3。6。提出了Ungerboeck模型下"4叫基于最大后验概率检测的M—BCJR算法。在M—BCJR算法中，前向量度和后向量度被用于搜索后验概率最大的路径。基于最大后验概率的算法可以在很大程度上消除码问串扰对

5、误码率的影响，然而由于需要在篱状图上同时搜索出前向路径和后向路径，接收机的运算量大。韩国Baek等⋯o针对FTN信号码间串扰的特性提出了基于矩阵分解的部分判决反馈均衡算法。FTN信号的均衡还可以用预编码的方式实现¨2。”1。基于矩阵分解的算法运算复杂度较低，但系统的误码率受成型脉冲升余弦滚降系数的影响。软输出维特比算法(SOVA)‘141是复杂度介于BCJR和矩阵分解之间的一种算法，采用了残余码间串扰消除技术。1副后，可以得到非常接近无码间串扰的正交信号的误码率。本文基于SOVA算法提出针对FTN信号的低复杂度算法，

6、通过设置一个中止标准，动态地调整回溯比较次数，同时统计不影响误码率的最小回溯深度分布，设定回溯路径长度经验值。实际工程应用中，算法根据统计收稿日期：2016-04．28；录用日期：20164)7-22；网络出版时间：2016-094)210：58网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20160902．1058．001．html基金项目：国家自然科学基金(91438116)；上海航天科技创新基金(SAST2015089)}通讯作者：E—mail：rongke—liu@bua

7、a．edu．en引用格式：张

8、j羡字，刘荣科．基于SOVA的低复杂度FTN信号接收算法￡j]．北京航空航天大学学报，2017，43(5)：998-1003．ZHANGCY，LIURK．Low-complexityalgorithmforFTNsignalbasedOllSOVA￡j1．JournalofBeijingUniversityofAeronautiesandAstronautics，2017，43(5)：998—1003(inChinese)．第5期张晨宇，等：基于SOVA的低复杂度FTN信号接收算法999

9、经验值裁剪回溯路径长度。本文算法可降低回溯过程的比较运算次数，也可以减少接收机所需的寄存器数目和延时。1系统模型经过星座映射和脉冲成型的FTN信号为Ly(￡)=∑。。‘n=0式中：Y(t)为第t时刻接收端采样获得的信号；L为传输码元总长度；o。为第n时刻发送端传输的码元，使用BPSK调制，。。的取值是1或一1；h(t—nzT)为对应第n时刻码元