cma盲均衡算法設(shè)計(jì)研究

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1、專業(yè)資料CMA盲均衡算法研究姓名學(xué)號(hào)宋政育08120153學(xué)習(xí)資料專業(yè)資料1.盲均衡概述1.1均衡器分類均衡是通信系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，不僅應(yīng)用于模擬通信，也應(yīng)用于數(shù)字通信。在數(shù)字通信中，由于信道的特性變化，會(huì)造成碼間干擾。通過均衡，可以補(bǔ)償信道特性的變化，減小或消除碼間干擾。均衡通常在接收機(jī)完成。均衡器分為兩種方式，一是頻域均衡，二是時(shí)域均衡。頻域均衡是使整個(gè)系統(tǒng)的頻率傳遞函數(shù)滿足無失真?zhèn)鬟f的條件。時(shí)域均衡是直接從時(shí)間響應(yīng)出發(fā)，使整個(gè)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無碼間干擾的條件。頻域均衡的條件是比較嚴(yán)格的，而滿足奈奎斯特整形定理的要求，即僅僅在判決點(diǎn)滿足無碼間干擾的條件相對寬松一些。所以在數(shù)

2、字通信中，一般采用時(shí)域均衡。時(shí)域均衡器分為兩大類，一是線性均衡器，二是非線性均衡器。圖1.1表示了均衡器的分類框圖。圖1.1均衡器的結(jié)構(gòu)分類1.2盲均衡技術(shù)學(xué)習(xí)資料專業(yè)資料盡管理論上存在理想的基帶傳輸特性，但是在實(shí)際應(yīng)用由于中無線信道的時(shí)變特性，在抽樣時(shí)刻上總是存在一定的碼間干擾，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降，誤碼率顯著增大。理論和實(shí)踐都表明，在基帶系統(tǒng)中插入一種濾波器能減少碼間干擾的影響。這種起補(bǔ)償作用的濾波器統(tǒng)稱為均衡器。在實(shí)際應(yīng)用中有許多問題不能用固定系數(shù)的均衡器解決，因?yàn)槲覀儧]有充足的信息去設(shè)計(jì)固定系數(shù)的數(shù)字濾波器，或設(shè)計(jì)規(guī)則會(huì)在濾波器正常運(yùn)行時(shí)改變。絕大多數(shù)這些應(yīng)用都可以用特殊的

3、智能濾波器，即常說的自適應(yīng)濾波器來成功解決。自適應(yīng)濾波器顯著特征是：它在工作過程中不需要用戶的干預(yù)就能改變響應(yīng)，進(jìn)而改善性能。系數(shù)可變的自適應(yīng)均衡器可以分為兩類：基于導(dǎo)頻的估計(jì)方法和盲估計(jì)方法。第一種方法利用數(shù)據(jù)序列中的已知數(shù)據(jù)（可以是離散的或連續(xù)的）得到導(dǎo)頻位置處的信道響應(yīng)，然后利用有關(guān)內(nèi)差算法得到整個(gè)頻域信道的響應(yīng)，這種方法簡單，運(yùn)算量小，但需要發(fā)送已知的導(dǎo)頻信息，降低了系統(tǒng)效率。而盲估計(jì)和跟蹤方法利用了接收數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性來實(shí)現(xiàn)信道的估計(jì)和跟蹤，如利用子空間分解算法等，相對于基于導(dǎo)頻的估計(jì)和跟蹤算法，盲算法提高了系統(tǒng)效率，但極大地增加了運(yùn)算量。盲均衡是一種在信道畸變相當(dāng)嚴(yán)重的條件

4、下，不借助訓(xùn)練序列，僅根據(jù)接受到的信號(hào)序列本身對信道進(jìn)行自適應(yīng)均衡的方法。與普通的均衡器相比，盲均衡具有收斂域大，應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。1.3盲均衡算法與分類1.3.1盲均衡概述含有盲均衡功能的接收系統(tǒng)如圖所示。其中信道包括收發(fā)部分的濾波器以及空間傳播媒體，其時(shí)變沖激響應(yīng)序列未知。信道輸出信號(hào)形式為：r(n)s(n)信道hn盲均衡器為了保證無噪信道輸出方差不變，通常采用自動(dòng)增益控制技術(shù)，使得。令為一個(gè)理想逆濾波器的沖激響應(yīng)序列，他與信道沖激響應(yīng)序列之間滿足逆關(guān)系，即學(xué)習(xí)資料專業(yè)資料這樣，在發(fā)射信號(hào)通過信道傳輸后，首先接入這個(gè)逆濾波器，其輸出為（先不考慮噪聲因素）：。在實(shí)際應(yīng)用中，理想逆濾

5、波器通常采用長度為2L+1的有限抽頭，這樣濾波器輸出為這就是眾所周知的用橫向?yàn)V波器實(shí)現(xiàn)逆濾波器的形式。由于逆濾波器截?cái)?，必然?huì)帶來殘余碼間干擾，進(jìn)一步分析可知：，其中稱為卷積噪聲，也就是殘余碼間干擾。以此作為誤差信號(hào)去調(diào)節(jié)逆濾波器就得到盲均衡器。1.3.2盲均衡算法分類考慮一個(gè)有2N+1抽頭的線性均衡器如下圖所示。其中，式中m和n取整數(shù),為第NT時(shí)刻均衡器的輸出參數(shù)，為第m次高速后第i個(gè)抽頭的增益系數(shù)，T為發(fā)送端信號(hào)的符號(hào)周期。算法的一般形式為，這里是迭代步長，f()是起誤差控制的函數(shù)，其選取關(guān)系到算法的收斂性。學(xué)習(xí)資料專業(yè)資料圖1.2整數(shù)抽頭均衡盲均衡器Sato提出的盲均衡算法表達(dá)

6、式為，其中；Godard給出的盲均衡算法表達(dá)式為,其中；Serra給出的盲均衡算法表達(dá)式為，其中；Benvenisete-Goursat提出的均衡算法表達(dá)式為，其中；以上各種算法的盲均衡器總的要求是快速跟蹤信道的變化，快速收斂，且收斂以后的剩余誤差要小。2.CMA算法2.1CMA算法的原理利用自適應(yīng)濾波算法，合理的人工制造一個(gè)“期望響應(yīng)”來代替缺失的“學(xué)習(xí)資料專業(yè)資料期望響應(yīng)”。其實(shí)，人工制造一個(gè)期望響應(yīng)的思想，在非盲均衡器的應(yīng)用中已經(jīng)被采用，即訓(xùn)練序列，但訓(xùn)練序列只在初始系統(tǒng)訓(xùn)練階段存在，一旦訓(xùn)練結(jié)束，訓(xùn)練序列不再存在，通信系統(tǒng)將傳輸用戶的有用數(shù)據(jù)，期望響應(yīng)也不再存在，自適應(yīng)濾波器

7、切換成一個(gè)固定系數(shù)濾波器，對于平穩(wěn)信道來講這樣做是可以接受的，但對于性能不穩(wěn)定的信道，接收機(jī)性能將會(huì)顯著下降。對原理加以改進(jìn)，在訓(xùn)練序列傳輸結(jié)束后，通過人造一個(gè)期望響應(yīng)，使得自適應(yīng)濾波過程能夠繼續(xù)，以保證自適應(yīng)均衡器跟蹤信道的變換。人造“期望響應(yīng)”的方法是，在訓(xùn)練結(jié)束后，將均衡器輸出送入判決器，判決器的輸出作為期望響應(yīng)，與濾波器輸出相減構(gòu)成誤差量用于調(diào)整自適應(yīng)均衡器系數(shù)。由于判決器運(yùn)算是一種非線性運(yùn)算，因此訓(xùn)練結(jié)束后，利用人造期望響應(yīng)的自適應(yīng)均衡算法不再是