寬帶線性盲均衡器的研究.pdf

1、盲均衡是補償通信信道失真、提高通信質(zhì)量的一個關(guān)鍵技術(shù)。自從Y.Sato在1975年首次提出盲均衡的思想和算法以來，盲均衡技術(shù)受到了極大關(guān)注，眾多學(xué)者對盲均衡器原理和算法進行了深入系統(tǒng)的研究，獲得了大量的研究成果。目前，盲均衡技術(shù)已經(jīng)在中低速的廣播式通信系統(tǒng)、非合作式通信信號接收和處理等系統(tǒng)中獲得了成功的應(yīng)用。 近年來，隨著無線通信朝著高速、寬帶方向的快速推進，現(xiàn)有的一些單載波通信系統(tǒng)的通信速率不斷提高，傳輸信號的帶寬不斷增大，如

2、一些近地衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面的微波通信系統(tǒng)的傳輸速率達到102～103Mbps量級。在如此高速的無線通信系統(tǒng)中，寬帶傳輸信道的多徑延遲擴展可能會導(dǎo)致上百個符號間的干擾。一方面，采用現(xiàn)有的盲均衡器結(jié)構(gòu)和算法對長沖激響應(yīng)信道進行均衡時，要求均衡器的抽頭數(shù)很大；另一方面，寬帶信道的頻譜在通帶內(nèi)起伏變化也較大；由于這兩個原因?qū)е虏捎脗鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)的盲均衡器收斂速度緩慢，而且實現(xiàn)的復(fù)雜度也較高，難以滿足實時處理的應(yīng)用需求。目前，如何解決寬帶單載波通信中盲

3、均衡器的收斂速度慢、實現(xiàn)復(fù)雜度高的問題還沒有一個成熟的解決思路和方案。 本文以單載波傳輸體制的高速通信系統(tǒng)為對象，以非合作條件下通信信號接收和處理為應(yīng)用背景，以提高盲均衡器的收斂速度和算法的實時實現(xiàn)性為目標(biāo)，對寬帶線性盲均衡器結(jié)構(gòu)和算法進行深入的分析和研究。其主要的貢獻是采用子帶自適應(yīng)濾波的思想，將多速率濾波器組引入到傳統(tǒng)的線性盲均衡器中，提出了幾種適合于單載波通信系統(tǒng)的寬帶線性盲均衡器的新結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法以及相關(guān)的算法，并對它們

4、的性能進行了深入細致的分析和研究。 本文的主要創(chuàng)新點有： 一、提出了一種基于均勻子帶分解的寬帶線性盲均衡器 將均勻子帶分解技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的線性盲均衡器，給出了一種適合于高速寬帶通信的盲均衡器結(jié)構(gòu)及算法。該結(jié)構(gòu)將子帶均衡器系數(shù)更新和全頻帶的子卷積方法有機結(jié)合在一起，明顯地加快了高速寬帶傳輸條件下線性盲均衡器的收斂速度，而且通過并行處理降低了對處理時間的要求，改善了線性盲均衡算法的實時性。 根據(jù)子帶盲均衡器結(jié)

5、構(gòu)的特點，對傳統(tǒng)的停止-前進(Stop-and-Go，SAG)類算法進行了改進，通過將算法的判決過程分離到子帶中進行，消除了由于子帶分解而引入的記憶誤差，實驗結(jié)果表明，改進后的子帶SAG算法收斂速度有了明顯的提高。 二、提出了一種分數(shù)間隔的寬帶線性盲均衡器 將分數(shù)間隔恒模算法(FSE-CMA)和子帶分解技術(shù)結(jié)合起來，給出了一種分數(shù)間隔的寬帶線性盲均衡器結(jié)構(gòu)。子帶分解的預(yù)白化作用能明顯加快FSE-CMA的收斂速度；同時，子

6、帶分解和子卷積方法都允許對數(shù)據(jù)進行降速率的并行處理，有利于算法的實時實現(xiàn)。 三、提出了一種基于信號功率譜幅度分割的非均勻濾波器組 基于功率譜幅度分割的思想來設(shè)計非均勻濾波器組，是非均勻濾波器組設(shè)計的一個新方法。其主要特點是能有效地降低子帶信號自相關(guān)矩陣的特征值擴散度，從而提高子帶最小均方(LMS)自適應(yīng)算法的收斂速度。 在詳細地描述了其設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，給出了非均勻子帶定位算法、非均勻濾波器組的設(shè)計過程和主要參數(shù)

7、選擇。理論分析和實驗仿真表明，該濾波器組不僅能有效地降低子帶信號自相關(guān)矩陣的特征值擴散度，并且具有良好的信號重建特性。 四、提出了一種基于非均勻子帶分解的寬帶線性盲均衡器 將基于信號功率譜幅度分割的非均勻子帶分解方法應(yīng)用于子帶盲均衡器中，給出了一種基于非均勻子帶分解的寬帶線性盲均衡器結(jié)構(gòu)和算法，其主要的特點是能夠根據(jù)寬帶信道的幅頻特性動態(tài)地調(diào)整非均勻子帶的帶寬和位置，相比于均勻子帶分解的盲均衡器，能更有效地降低子帶信號自