[发明专利]一种改进的恒模均衡算法

说明书

本发明公开了一种改进的恒模均衡算法，包括:S1、建立均衡算法数字通信模型，模拟信道的非线性特性；S2、在信号均衡部分，接收信号输入固定迭带步长μ，采用CMA算法在基带接收系统中加入可调节的滤波器实现自适应均衡减少ISI，然后在CMA算法的基础上将固定的迭带步长μ用一个MSE函数通过非线性函数来动态控制。本发明中，CMA均衡算法中固定的迭带步长μ用一个MSE函数通过非线性函数来动态控制，使得新算法中收敛速度，比传统的CMA算法提高了1500个数据点，在传统的CMA均衡算法基础上加入了动量因子和变步长，使得切换控制误差函数为2*|e(k)|^3,在误差很小的时候步长可以继续减小，减小了稳态误差，降低了码间串扰。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种改进的恒模均衡算法。

背景技术

信道作为一个通信系统中不可或缺的关键组成部分，其自身的特性对于通信系统性能的影响是非常直接的。理想情况下，我们希望电磁波能够在空间中沿直线传播，但在实际中，无线通信的传输环境是一个非常复杂的环境，而无线信道又是一个开放的介质，于是当承载着有用信息的电磁波在其中传播的时候，不仅会被外界的噪声源和其余的电磁波干扰，同时，还会受到空间中各种障碍物的阻挡和地理环境的影响，例如，大气层会造成电磁波的散射、电离层会造成电磁波的反射与折射，以及山峰、建筑物等高大物体会引起电磁波的反射。这些电磁波的反射、散射和折射作用，将导致无线电信号最终是从发射端沿着多个路径传播至接收端的，即所谓的多径传播，由于多径传播中各个路径的长度不同，进而造成每路发送信号分量最终到达目的地的时间也不同，这相当于发送信号在时域上被扩展，如果此时延扩展超过了接收信号中码元的宽度，就意味着上一个码元的波形扩展至下一个码元周期中，形成了符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)，对于无线数字通信系统，如果恰好在抽样处存在有相邻码元波形之间的扩展叠加，那么将造成采样信号的严重畸变，从而导致接收端判决错误，系统的接收误码率增高，所以，符号间干扰不但限制了数据的传输速率，而且还影响了信号的传输质量，极大地威胁到通信系统的传输可靠性。为了提高通信质量，通常的解决办法是在接收端利用信道均衡技术来减轻符号间干扰对系统性能的影响，广义上来说，信道均衡指的是任何可以用来对抗符号间干扰的信号处理技术，一般所谓的均衡，指的是在基带接收系统中加入一种可调节的滤波器，使其特性与无线信道的特性相反，从而达到补偿无线信道非理想特性，减少符号间干扰的目的，其中这种起到补偿作用的滤波器就是信道均衡器。由于在无线通信系统中，无线衰落信道具有时变性和随机性，所以需要信道均衡器必须具有能够随时调节自身参数以适应信道统计特性随时间变化的能力，即自适应的能力。于是，这种信道均衡器又被称作自适应均衡器。通常，我们将自适应均衡器的工作模式分为两种，即训练模式和跟踪模式，首先，在均衡器的训练模式下，发送端需要发送一组已知的预先设定好的训练序列，接收端根据接收到的训练序列来设置均衡器的抽头系数，典型的训练序列可以是一个伪随机二进制信号或者固定波形的信号序列，在训练序列之后是用户数据序列的发送，此时，训练后的均衡器在接收用户数据的过程中，将利用自适应算法不断地跟踪未知的时变信道，然后根据信道的变化自适应地调整均衡器参数，从而最终正确地恢复出发送序列虽然使用数据辅助的自适应均衡技术补偿了多径信道的影响，提高了系统的接收可靠性。

但是，这种基于训练序列的均衡技术也不可避免地面临着很多缺陷一方面，发送训练序列会造成资源的浪费，首先，训练序列中不包含任何有用的信息，因此训练序列的传输将导致宝贵的频谱资源被浪费，其次，在发送用户数据的同时，还需要定时地周期性地发送训练序列，因此降低了系统的传输效率，特别是对于一些严重衰落或者快速时变的无线信道，发送端必须频繁地训练均衡器才能保证其特性实时地跟踪上信道的变化，否则将无法正确地恢复发送信号，鉴于以上提到的问题，催生出另外一种区别于传统数据辅助信道均衡技术的新型均衡技术，称之为盲均衡技术(Blind Eqμalization，BE)，采用盲均衡技术的信道均衡器无需依赖于训练序列的辅助，仅仅根据接收到的信号，利用其自身具有的先验信息来实现信道均衡，相比于自适应数据辅助均衡技术，盲均衡技术能够明显地提升系统的传输效率，提高频谱利用率，并且是非合作通信系统中接收端唯一可采用的均衡方案。