Когерентный прием неортогональных спектрально-эффективных многочастотных сигналов при использовании алгоритма с обратной связью по решению

Introduction. Spectrally efficient frequency division multiplexing (SEFDM) is a promising technology for improving spectral efficiency. Since SEFDM signals transmitted on subcarriers are not orthogonal, interchannel interference occurs due to the mutual influence of signals transmitted on adjacent subcarriers. Algorithms for receiving SEFDM signals can be distinguished into element-by-element coherent detection and maximum-likelihood sequence estimation (MLSE). The former method, although being simpler, is characterized by a low bit error rate performance. The latter method, although providing for a higher energy efficiency, is more complicated and does not allow high absolute message rates.Aim. To consider a trade-off solution to the problem of coherent detection of SEFDM signals under the condition of significant interchannel interference, namely, the use of an iterative algorithm of element-by-element processing with decision feedback at each subcarrier frequency.Materials and methods. Analytical expressions for the operation of a demodulator solver were derived. A simulation model for transmission of SEFDM signals was built in the MatLab environment, including element-by-element detection with decision feedback.Results. The simulation results confirmed the efficiency of the proposed algorithm. For error probabilities p =102…103, the energy gains reach values from 0.2 to 7.5 dB for different values of the non-orthogonal subcarrier spacing. At the same time, the efficiency of the detection algorithm with decision feedback turns out to be significantly lower than that when using the detection algorithm MLSE.Conclusion. The proposed detection algorithm can be used in future generations of mobile communications, which require high transmission rates. By reducing the computational complexity of the algorithm, it is possible to provide for a lower power consumption of mobile devices.Введение. В настоящее время спектрально-эффективное частотное мультиплексирование (Spectrally efficient frequency division multiplexing – SEFDM) является многообещающей технологией, используемой для повышения спектральной эффективности и скорости передачи информации. Алгоритмы приема SEFDMсигналов можно разделить на 2 класса: поэлементный когерентный прием и прием всей информационной посылки. Первый метод более прост, но обладает низкой помехоустойчивостью. При приеме всей посылки возможно получение высокой энергетической эффективности, но реализация такого приема очень сложна и не позволяет реализовать высокие абсолютные скорости передачи сообщений.Цель работы. Рассмотрение компромиссного решения задачи когерентного приема SEFDM-сигналов в условиях существенной межканальной интерференции, а именно использование на каждой поднесущей частоте итерационного алгоритма поэлементной обработки с обратной связью по решению.Материалы и методы. Описание работы демодулятора решающего устройства выполнено аналитическим методом. Имитационная модель передачи SEFDM-сигналов с использованием в приемнике алгоритма поэлементной обработки с обратной связью по решению построена в среде MatLab.Результаты. Результаты моделирования показали, что предложенный алгоритм является достаточно эффективным. При допустимой вероятности ошибок p =102…103 энергетический выигрыш достигает значений 0.2…7.5 дБ для различного неортогонального разноса поднесущих частот. В то же время эффективность алгоритма обнаружения с обратной связью по решению оказывается существенно ниже, чем при приеме всей информационной посылки.Заключение. Предложенный алгоритм приема может быть использован в будущих поколениях мобильной связи, в которых требуются высокие скорости передачи. Благодаря снижению вычислительной сложности алгоритма возможно обеспечить меньшее энергопотребление мобильных устройств