数字微波通信中的自适应均衡算法及实现--毕业论文.pdf

西安电子科技大学 硕士学位论文 数字微波通信中的自适应均衡算法及实现 姓名：刘鸿雁 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：田斌 20060101 摘要 在移动通信及高速无线数据通信中，由于多径效应和信道带宽的有限性以及 信道特性的不完善性而产生的码问干扰( i s i ) 成为影响通信质量的重要因素，信道 的均衡技术是克服码闻干扰的主要手段，而自适应均衡器能够跟踪信道变化而获 得广泛应用。 本文主要通过算法和在结构两个角度研究自适应均衡技术在高速无线数据通 信中的应用。在算法上主要分析了实际常用的三种自适应均衡算法：l m s 算 法，r l s 算法和k a l m a n 算法，说明了它们之间的联系，进行了仿真；提出一种修 正的将来状态滤波算法，并给出了性能仿真比较结果。在结构上，讨论了分数间 隔判决反馈均衡器的性能，着重讨论了其局部收敛性和误差传播。 最后分析了分数间隔判决反馈均衡器的f p g a 具体的实现过程，对实现过程 中遇到的问题进行了分析并加以解决。 关键词：自适应均衡系数滤波分数间隔判决反馈均衡器局部收敛性误差传播 a b s t r a c t i nm o b i l ec o m m u n i c a t i o na n dh i g h s p e e dw i r e l e s sd i g i t a lc o m m u n i c a t i o n , i n t e r s y m b o li n t e r f e r e n c e ( i s i ) i n t r o d u c e db ym u l t i p a t h e f f e c t t h el i m i t e dc h a n n e l b a n d w i d t ha n dt h ei m p e r f e c t n e s so ft h ec h a n n e l ，b e c o m e sak e yf a c t o rt h a td e g r a d e s t h ep e r f o r m a n c eo fc o m m u n i c a t i o n h o w e v e rc h a n n e le q u a l i z a t i o nt e c h n i q u ec a n o v e r c o m et h ei n f l u e n c eo fi s i a n da d a p t i v ee q u a l i z e r sh a v ef o u n dw i d ea p p l i c a t i o n s f o rt h e yc a nt r a c et h ev a r i a t i o no f t h ec h a n n e l t h i st h e s i ss t u d i e st h ea d a p t i v ee q u a l i z a t i o np r o b l e m sb yf o c u s i n go nt h e a l g o r i t h ma n dt h es t r u c t u r ea s p e c t s at h o r o u 【g ha n a l y s i s i sm a d eo nt h et h r e ew i l d l y u s e da d a p t i v ee q u a l i z a t i o na l g o r i t h mo fl m s 。r l sa n dk a l m a n ，a n dt h er e l a t i o n s h i p s a l n o n gt h e ma sw e l la st h e i rp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o na r eg i v e n am o d i f i e df u t u r e c o e f f i c i e n tf i l t e r i n ga l g o r i t h m si nt h el e a s tm e a ns q u a r e s ( l m s ) a l g o r i t h mi sp r o p o s e d a n dt h ep e r f o r m a n c ei se v a l u a t e d i nt h es t r u c t u r ea s p s e c t ，a n a l y s i so ft h ep e r f o r m a n c e o ft h ef r a c t i o n a l l ys p a c e da d a p t i v ed e c i s i o n f e e d b a c ke q u a l i z e ri sm a d eb yp u t t i n g e m p h a s e so ni t sl o c a lc o n v e r g e n c ep r o p e r t ya n de r r o rp r o p a g a t i o n 1 1 l e i m p l e m e n t a t i o no ft h ef r a c t i o n a l l ys p a c e da d a p t i v e d e c i s i o n - f e e d b a c k e q u a l i z e rw i t hf p g a i sa l s op r e s e n t e di nt h el a s to f t h i st h e s i s k e y w o r d ：a d a p t i v ee q u a l i z a t i o n c o e f f i c i e n tf i l t e r i n g f r a c t i o n a l l ys p a c e da d a p t i v ed e c i s i o n f e e d b a c ke q u a l i z e r l o c a lc o n v e r g e n c ep r o p e r t ye r r o r p r o p a g a t i o n 创新性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕 业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为两安电子科技大学。 学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 本人签名： 导师签名： r ，朝亟2 乜 日期：丘4 。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 自适应均衡技术的发展背景和历史 无线通信技术已成为信息与通信学科中最活跃的研究领域之一。电磁波在无 线信道传输时，发送信号会由不止一条路径到达接收端，称之为多径传播。每一 路径都具有不同的幅度衰减和相位延迟，因而在接收端经过叠加的信号在时域上 是被扩展了的信号，从而造成码问干扰，尤其是在高速无线通信系统中，码间干 扰很严重，表现为基带同相分量和正交分量互相干扰，形成复数干扰，导致通信 系统无法正常工作。为了提高通信质量，减小码阃干扰，并能够适应信道的时交 特性，接收端通常都要采用自适应均衡技术抵消信道的影响。 直到2 0 世纪6 0 年代初期，能消除符号间干扰对数据传输恶化影响的电话信 道均衡由固定均衡器( 引起性能丢失) 或人工调整参数的均衡器( 步骤相当繁琐) 来完 成。1 9 6 5 年，l u c k y 在均衡问题方面取得了突破性的进展，他提出迫零算法并用 来自动调整横向均衡器的抽头加权系数【2 l 。他使用称为峰值失真的性能指标，该失 真直接与所发生的最大符号间干扰( i s i ，i n t e r s y m b o li n t e r f e r e n c e ) 有关。它对横向均 衡器内的邻近脉冲所引起的符号间干扰具有强迫为零的作用，从而得名为迫零算 法。l u c k y 的开创性工作对自适应均衡问题是一个重要的鼓舞和激励。p r o a k i s 和 m i l l e r 使用最小均方误差准则【4 j ，独立地重新描述了自适应均衡问题。1 9 7 2 年， u n g e r b o e c k 使用l m s 算法对自适应横向均衡器的收敛性进行了详细数学分析i i 。 如前所述，g o d a r d 于1 9 7 4 年应用卡尔曼滤波器理论导出了调整横向均衡器抽头加 权系数的一种高效算法1 。1 9 7 8 年，f a l c o n e r 和l j u n g 介绍了该算法的一种修正， 将其计算复杂性简化到可与简单的l m s 算法比较的程度。s a t o r i u s 和a l e x a n d e r l 习 以及s a t o f i u s 和p a c k i 7 l 证明了色散信道格型自适应均衡算法的实用性。 自1 9 7 5 年s a t o i “l 首次提出“自恢复均衡( s e l f - r e c o v e r i n g eq u a l i z a t i o n ，后称为 盲均衡) ”的概念以后，各国学者纷纷投入该项研究，其算法主要有：1 ) 高阶谱盲 均衡算法。它充分利用了高阶谱含有系统的幅度特性和相位特性这一特点，可以直 接从系统接收信号( 即盲均衡器的输入信号) 的高阶累积量中获得信道参数。其关 键是建立信号的高阶累积量与信道参数之问的关系方程，然后以解方程的方式获 得信道参数。2 1 而最早的b u s s g a n g 算法是s a t o f l 刮提出的适用于p a m 系统的s a t o 算法。a b e n v e n i s t e l l 5 1 在研究s a t o 算法的基础上，于1 9 8 0 年提出了b g r 算法，把 s a t o 算法推广到q a m 系统。1 9 8 0 年d n g o d a r d 又提出了g o d a r d 算法州。3 ) 常见的最大似然方法盲均衡算法有v i t e r b i 算法，还有s e s h a r d r i 提出的m 算法( 实 际上是一种通用的v i t e r b i 算法) ，收敛快，但信道长度l 比较长时，计算复杂。4 ) 2墼兰垡丝堕堡! 塑旦堡竖望丝堑! 墨丝茎堡 基于神经网络的盲均衡算法目酣主要有基于河馈神纤刚络和高阶谱的盲均器，基 于多层神经网络与高阶累积的盲均衡器，基于递归神经网络的盲均衡器，以及基 于细胞神经网络的盲均衡器等。 前面的历史回顾主要包括线性同步接收机中自适应均衡器应用，其中“同步” 意味着该接收机中均衡器的抽头间隔等于波特率的倒数。尽管我们对自适应均衡 器的兴趣集中于上述这类均衡器上，但不得不提及分数问隔均衡器和判决反馈均 衡器，因为它们同样很重要。 在分数间隔均衡器( f s e ，f r a c t i o n a l l ys p a c e de q u a l i z e r ) 中，均衡器抽头采样速率 严格地大于波特率。f s e 比传统的同步均衡器具有强得多的有效补偿延迟失真的 能力。f s e 的另一优点是数据传输可从任一取样阶段丌始。然而，f s e 数学分析 比传统的同步均衡器要复杂得多。f s e 的早期工作可认为丌始自b r a d y 的著作1 8 】。 在2 0 世纪9 0 年代初期，人们把更多的目光投向分数均衡器的效益，即研究如何 仅仅使用二阶统计量就能将分数均衡器用于信道盲均衡上。此前，一般的常识是 只有最小相位信道能够以这种方式辨识或均衡，因为二阶统计量对信道输出的相 位信息不关心( 实际上二阶统计量中不含有信道输出的相位信息) 。然而，这个结 论仅仅对平稳二阶统计量成立。用于分数| 日j 隔均衡器的过抽样表明，二阶统计量 是循环平稳的，它把一个新的维数( 即周期) 增加到信道输出的描述中。把循环平稳 性有效地用于盲均衡的思想引起该领域研究活动的激增。包括各种推广、重新改 进以及相继出现的许多变种，例如t o n g 和p e r r e a u 的综述性论文一j 。 判决反馈均衡器包括f i 馈部分和反馈部分。前馈部分出其抽头具有抽样f 日j 隔 的横向滤波器组成。待均衡的数据序列被用做这部分的输入。反馈部分由其抽头 也具有抽样问隔的另一横向滤波器组成。加到反馈部分的输入是前面检测符号的 判决。前馈部分的作用是减去来自未来符号估计的前面检测符号所产生的符号间 干扰。这种方法，通常称为自举技术( b o o t s t r a pt e c h n i q u e ) 。在出现严重符号问干扰 时( 例如，无线衰落信道所经受的那种干扰) ，判决反馈均衡器可获得良好的性能。 m o n s e n 第一个完成了最小均方误差分析中判决反馈接收机的优化| i 3 。 1 2 自适应均衡器的分类 从结构上看，自适应均衡器可分为三大类：线性均衡、非线性均衡，格形均 衡器1 3 0 - 3 1 1 。线性均衡器一般适应于其畸变信道不太大且不存在谱零点的场合，信 道谱零点会使得线性均衡器输出端的噪声大大增强，即对深度衰落均衡能力不强： 而非线性均衡器中的判决反馈均衡器在严重畸变信道上有很好的抗噪声能力。 从期望响应信号的利用率上看自适应均衡器可分为：( 1 ) 有监督型自适应： 每一时刻自适应滤波器滤波器都预先知道期望的响应，计算出误差，然后估计性 第一章绪论 能规范并且用它来调整自己的系数。( 2 ) 无监督型自适应：当期望的响应不可知时， 自适应滤波器就不能准确计算出误差，并用它来改进自己的性能。随着盲均衡器 的发展，很多无监督型自适应滤波器算法也有很大的发展，这将使这些滤波器有 很大的实际应用性。 从延迟线抽头间隔上看，自适应均衡器可分为码元间隔丁抽头和分数阳j 隔抽 头。码元闻隔r 抽头只能补偿混叠接收信号的频率响应，不能补偿信道的固有失 真；分数间隔抽头，如t 2 间隔，则能补偿信道的固有失真且对定时相位不敏感。 所以在高速无线通信系统码i 日j 干扰很严重的场合，分数i 日j 隔自适应判决反馈均衡 器是很好的选择。 1 3 自适应滤波器的特征 每个自适应滤波器的实际应用都涉及一个或多个输入信号，及一个能或不能 接入自适应滤波器的期望响应的信号，我们把这些信号统称为自适应滤波器的信 号运算环境。每个自适应滤波器都包括三个模块( 见图1 1 ) ：( 1 ) 滤波结构：这个模 块利用对输入信号的度量，形成滤波器的输出。如果滤波器的输出是输入信号的 线性组合，那么这个滤波器就是线性的；否则就是非线性的。例如，滤波模块可 能是用直接或格型结构实现的、可调的有限脉冲响应数字滤波器，或是用级联结 构实现的递归滤波器。滤波结构被设计者固定了，而其参数可以用自适应算法进 行调整。f 2 、性能判据：该模块用自适应滤波器的输入和期望的响应去评价其质量 是否与特定应用的要求相符合。规范的选择是用户可接受和数学易处理之间的折 衷，我们可以用它推导自适应算法。大多数自适应滤波器使用平方误差的某种平 图i 1 一般臼适廊滤波器的基本单元 均形式，因为这在数学上是容易处理的，且有利于实际系统的设计。( 3 ) 自适应算 法：自适应算法用性能标准的数值、它的某些函数，及输入信号和期望的响应柬 决定如何修改滤波器的参数，以提高性能。自适应算法的复杂性和特性是滤波结 4堑兰垡垫望! i ! ! 塑堕垩壁望堕壁垄丝堡垫 构和性能刿裾的函数。 如果信号运算环境的特性是固定不变的，自适应滤波器的目的就是：找到使 自适应滤波器有最佳性能的参数，然后停止调整。从滤波器丌始运行直到其最佳 性能的仞始阶段，被称为搜获或收敛模式。然而当信号运算环境的特性随时i 日j 改 变时，自适应滤波器应首先发现这个变化，然后重新调整自己的参数以跟随这个 变化。在这神情形下，滤波器开始于捕获阶段，紧跟着跟踪模式。 所以任何自适应滤波器的设计，都需要信号运算环境的一般先验信息和对特 定应用的深入理解。设计者用这些信息去选择性能判据和滤波结构。很明显，信 号运算环境的不可靠的先验信息，或不f 确的假设会导致严重的性能降低，甚至 是滤波器无法解决这个实际问题。从性能评估到对参数进行调整的策略转化，即 自适应算法的设计是自适应滤波器的设计和应用中最困难的一步。 1 4 最佳滤波器与自适应滤波器的比较 随机过程理论提供了最佳滤波器的设计和分析的数学框架。然而最佳滤波器 是理论工具，并不能用于实际应用中，这是因为我们不知道设计所要求的统计量( 例 如二阶矩) 自适应滤波器可以看做最佳滤波器在实际中的对应：自适应滤波器通过 在实际过程中对信号环境进行测量来弥补先验统计数掘的短缺，从而达到最佳滤 波器的性能。 我们把滤波器所用的数据用数学符号表示出来。假设信号运算环境由m 个输 入信号h o ，孝) 和一个期望响应信号y 0 ，孝) 组成，这是随机序列的采样实现。 x ( 聍，孝) = b ，o ，舌b ：如，善) x m ( n ，孝) 】，( 1 - 1 ) 是输入数据矢量。 c 如) = p 加- ：如l r 。o 盯( i - 2 ) 是滤波器系数向量。 j ，0 ，孝) 的估计用线性组合器： y 0 ，孝) = c ：0 b 。0 ，孝) 兰c “0 ) x 加，孝) ( 1 - 3 ) 来计算。 “1 程： 最佳滤波器如果我们知道信号运算环境的二阶矩，就可以通过解f 规方 足( n p 。( 行) = d ( 胛) 来设计最佳滤波器c 。白) ，这里： r ( ”) = e 四( n ，舌归“( 协毒) ) d 0 ) = 防如，掌抄( 毒) f 1 4 ) ( 1 5 ) ( 1 6 ) 第一章绪论 输入数据的相关矩阵及输入矢量和相应的期望响应的互相关矩阵。在其t f 常 运行期间，最佳滤波器工作在信号运算环境的特殊实现中，即： y o 如，善) = c n ) ( 盯，亏) ( 1 7 ) 占o 【”，f ) - - - y 如，孝) 一y 。n ，孝)( 1 - 8 ) 这里，y 。o ，善) 是最佳估计，e o ( n ，孝) 是最小瞬时误差。然而，这种滤波器是关 于信号运算环境的所有可能实现的平均性能的最优化。 如果信号运算环境是平稳的，最佳滤波器只需计算一次就可以用于所有的实 现 x o ，善) ，y 如，毒) 中。而对于非平稳的环境，最佳滤波器的设计在每个时刻咒都将 重复进行，这是因为最佳滤波器是时变的。 自适应滤波器在多数实际应用中二阶矩胄幻) 和d 铆未知，使用自适应滤波 器是最好的解决方法。如果信号运算环境是各态遍历的，我们可以用时间平均来 求总体平均，得到二阶矩r ( 聆) 和d ( 珂) 的估计值，进而获得最佳滤波器的可以接受 的估计，但它不能在所有的应用中都被采用。 我们在1 3 节曾讨论过，自适应滤波器包含3 个主要模块：可调整的滤波结构 可以用数据样值计算出；性能规范可以监视滤波器的性能；自适应算法可以修改 滤波器的系数。任何自适应滤波器的关键部分都是自适应算法，它由得到的数据 x ( 玎，毒) 和y ( 玎，善) 来确定滤波器系数的规则 如图1 2 】。c 如，) 对输入信号的依赖性 使自适应滤波器成为一个非线性的 ( a ) ( b ) 图1 2 在( a ) 最佳滤波器和( ”白适应滤波器间运行区别的图示 自适应滤波器在时刻n 可得到的数据是输入矢量x ( ”，毒) ，期望的响应j ，伽，孝) 及 系数矢量中最新的修正值c 0 1 ，亭) 。在每个时刻”，自适应滤波器将进行下列计 算： 1 滤波： y 0 ，孝) = c “( n l ，毒) x ( ”，毒) ( 1 9 ) 2 误差形成： 塑兰垡丝望堕! 塑旦堕壁望塑笪堡墨壅翌 c ( n ，孝) = y ( ”。舌) 一y ( ”善)( 1 1 0 ) 3 自适应算法： c ( n ，孝) = c ( “ 一1 ，孝) + c x ( ”，告l ( n ，毒) ( 1 一1 1 ) 这罩c x 0 ，古l 占0 ，孝) 是增量或修正项，它随着时日j 变化使c ( ”，孝) 不断向c 。 靠近。大多数自适应算法有以下的形式： 新系数向量 = 老系数向量 + 自适应增益矢量 事( 误差信号)( 卜1 2 ) 这里，各种算法的一个基本的区别是：所用的自适应增益矢量的最优性和估 计所需的计算量的大小。 在本章中，我们标出对于善的依赖性，以指出所表示的是随机变量。在以后的 章节中，为方便书写，虽然有时不出现f ，但依然表征的是随机变量。 1 5 本文的主要工作 本文课题来源于国家重点国防预研项目，主要研究高速数字微波通信中的自 适应均衡技术。论文的主要工作包括：对一种l m s 系数滤波算法进行了修j 下；深 入研究了各种自适应均衡算法：分析盲分数叫隔判决反馈均衡器的局部收敛性和 误差传播特性以及盲分数删隔判决反馈均衡器的f p g a 实现。 本文的主要内容安排如下： 第二章主要是在对无线通信信道分析的基础上，讨论了多径衰落信道的模型， 并给出了一个多径衰落信道的仿真方法。 第三章讨论了实际常用的三种自适应均衡算法：l m s 算法，r l s 算法和k a l m a n 算法，说明了它们之间的联系，并进行了仿真：提出一种修正的将来状态滤波算 法，并给出了性能仿真比较结果。 第四章在判决反馈均衡器以及分数间隔均衡器的基础上，讨论了分数问隔判 决反馈均衡器的性能，着重讨论了其局部收敛性和误差传播。 第五章从f p g a 的基本概念出发，皆在探讨可编程逻辑设计( p l d ) 的一些基本 规律，包括基本原则、常用思想与技巧、亚稳态，a l t e r a 推荐的c o d i n gs t y l e 、时 序分析和设计优化。 第六章主要是在前面几章的基础上，重点讨论了盲分数j 日j 隔判决反馈均衡器 的f p g a 具体的实现过程，对实现过程中遇到的问题进行了分析并加以解决。 第一章信道模叩j 第二章信道模型 本章在对无线通信信道进行了详细的分析，在此基础上，主要讨论了多径衰 落信道的模型。 2 1 概述 信道是发射端和接收端之间传输媒介的总称。虽然电磁波传播的形式很复杂， 但一般可归纳为反射、绕射和散射三种基本传播方式。它们使得无线通信信道是 一种时变信道。无线电信号通过信道时会受到各个方面的衰减损失，接收信号功 率口j 表示为 尸( d ) = 阿“s ( d ) r ( d )( 2 1 ) 式中d 表示距离向量，其绝对值表示移动用户与基站的距离。上式表示信 道对无线电信号的影响可归纳为三类： ( 1 ) 自由空间的路径损失( 也称传输损失) 例一，它是移动台与基站之间距离的 函数，描述的是大尺度区间( 数百或数千米) 内接收信号强度随发射接收距离 而变化的特性。 ( 2 ) 阴影衰落s ( a ) ：由传输环境中的地形起伏、建筑物和其他障碍物对电波的 阻塞或遮蔽引起的衰落，描述的是中等尺度区间( 数百波长) 内信号电平中值的慢 变化特性。 ( 3 ) 多径衰落：由于移动环境中的多径传输而引起的衰落，描述的是小尺度区 间( 数个或数十波长) 内接收信号场强的瞬时值的快速变化特性。 多径衰落还导致信号在不同维( 时阳j 、频率、空间) 的扩展，它们对通信信号 有明显的影响。接下来主要讨论多径衰落信道的模型。 2 2 多径衰落信道的特征 如果在时变多径信道上传输极短的脉冲( 理想情况下为一个冲激) ，接收信号 将表现为一串脉冲，因此，多径媒质的第一个特征是在该信道上传输的信号中引 入了时间扩展。 多径媒质的第二个特征是媒质结构的时变引起的。时变导致多径特性随时间 面变，也可以说，如果一次又一次地重复脉冲探测试验，将会看到接收脉冲串的 变化，由于时间变化对于信道上的用户而言是不可预测的，因此，统计表征时变 多径信道是合理的。 假设存在多条传播路径，且与每条路经有关的是传播延时和衰减因子。传播 8 塑兰塑茎堡堕! 塑旦垩壁望，衡篁堡丝壅丝 延时和衰减因子两者都园媒质结构的变化而随时日j 变化。等效低通信道可用如下 时变脉冲响应描述 c ( r ；f ) = ( r k l 碱“占( f 一。( ，) ) ( 2 - 2 ) 式中，a 。o ) 是第朋条传播路经上接收信号的衰减因子，o ( f ) 为第盯条传播路 经的传播延时。 信道相关函数和功率谱c ( f ；f ) 可表征为以f 为变量的复随机过程。假设c ( r ；t ) 是广义平稳的，则c ( r ；t ) 的自相关函数为 痧( r ，r 2 ；f ) = e 【c ( r ；，k g ：；，+ f ) | 2 ( 2 3 ) 在大多数无线传输媒质中，同路径延时r 。相关联的信道衰减和相移与路径延 时r ，相关联的信道衰减和相移是不相关的，叫做非相关散射。把它代入( 2 3 ) ，可 得 e 【c p ，；，_ ( r ：；f + ，) j 2 = 哦( f 。；，扮( r 一r 2 )( 2 4 ) 如果令f = o ，那么产生的自相关函数织( r ；o ) = 痧( f ) 就是信道平均功率输出， 它是延时r 的函数。所以通常把晚( f ) 叫做信道的多径强度分伟或延时功率谱。 丸( r ；，) 给出的平均功率输出是延时f 和观测时问f 的函数。 在频域上，通过c ( ；f ) 的傅立叶变换，可得到时变转移函数c c 厂；f ) ，其中f 是 频率变量。因此 c ；f ) = f 。c p ；f k - 2 咖矗f( 2 5 ) 如果c ( f ；f ) 建模为，为变量的零均值复高斯随机过程，那么c u ；，) 也具有相同 的统计特性。在假设信道为广义平稳的条件下，定义自相关函数 破， ；，) = e 【c “；f p ；f + 址) j ( 2 6 ) 因为c ( y ；r ) 是c 0 ；f ) 的傅立叶变换，所以把式( 2 5 ) 代入( 2 6 ) 可得到 破，五；血) 2 破c 鲈；同时,laguerre滤波器结构的稳定性有效地减少了差错传播的发生. 3.学位论文 席红艳 用于水声通信的自适应均衡技术研究 1999 高速水声数字通信是当代水声工程领域的研究热点之一.该文在全面分析了水下通信的技术难点和已有技术优缺点的基础上,选择了克服多途干扰这 一主要矛盾的自适应均衡技术为主要研究内容,所做的工作和贡献摘要如下:1.较客观地综述和评价了已有的与抗多途有关的主要水声技术;2.从通信技术 角度对水声信道进行了仿真研究.在以射线声学为基础的仿真研究中,强调了水声信道的时变性,从而可以更清楚地看到多途在时间和频率上的扩展,以及 衰落起伏等时变规律对信号传输的影响,使抗多途技术的研究更加客观;3.较详尽地研究了各种线性和非线性自适应均衡、空间分集等技术,提出了一种改 进的离散余弦变换均衡器、一种误差反馈均衡器以及误差-判决联合反馈均衡器的结构设计,改进了处理增益和均衡性能,探讨了神经网络在信道均衡中应 用的可行性,并首次进行了动点均衡的仿真研究;4.设计、集成了基于c30信号处理板的水声通信系统,进行了多种均衡方法的湖上试验. 4.期刊论文 孙丽君.孙超.sun li-jun.sun chao 基于判决反馈结构的自适应均衡算法仿真研究 -计算机仿真 2005,22(2) 在数字通信中,接收信号通常会受到码间干扰的影响,尤其是在多径衰落无线信道环境中,这种现象更为严重.采用自适应均衡技术可以对信道响应进 行补偿.由于在数字通信系统中,信道往往为非最小相位系统,此时线性均衡器性能不佳,因此该文对比研究了非线性结构的自适应波特间隔判决反馈均衡 器和自适应分数间隔判决反馈均衡器,并对其性能进行了计算机仿真.仿真结果表明,对于非最小相位信道,自适应分数间隔判决反馈均衡器的性能优于波 特间隔判决反馈均衡器. 5.学位论文 董刘杨 判决反馈均衡器在光纤通信中应用的研究 2009 近年来，随着wdm系统容量逐渐增大，色散已经成为影响光纤通信系统的制约因素之一。色散会导致脉冲展宽，并最终会产生码间干扰(isi)，它严 重影响了信号传输质量。这就要求在光纤通信系统中加入色散补偿模块。正如人们所熟知的那样，随着城域网的网络升级到10gbit/s以上，就要求补偿 有严重影响的色散。传统的色散补偿模块以色散补偿光纤为代表，采用这种补偿模块的补偿器，虽然可以满足色散补偿的需求，但是也存在着很多的缺 点。为了补偿色散，电域均衡技术无疑是一种不错的选择，因为避免了光模块的使用。随着ic芯片处理速度的提高，人们对电域色散补偿，简称为 edc(electronicdispersioncompensation)的研究开始升温。 自适应判决反馈均衡器是本文研究的重点。文中描述了色散补偿的基本原理，在此基 础上，介绍了常用的几种电域均衡技术：线性均衡器中的前向均衡器(ffe)；非线性均衡器中的判决反馈均衡器(dfe)和最大似然序列估计均衡器 (mlse)。通过对比，确定了更适合光纤通信系统中色散补偿的均衡器-判决反馈均衡器。接着对更适应实际需要的自适应均衡器的算法进行一定的分析 ，研究，奠定了自适应技术的基础，为后面的性能仿真提供依据。 对于存在色散的开关键控(ook)光纤通信系统来说，电域色散均衡器是一种很经 济的手段。本论文主要研究了使用单模光纤的通信系统中自适应判决反馈均衡器对其抽头数目和作为自适应算法的训练序列长度的优化，并且在没有其 他色散补偿技术下仿真了通过100km和180km的传输距离时通信的传输性能，充分证明了所研究的adfe能够有效的消除码间干扰(isi)。通过性能仿真，我 们讨论了光纤通信系统没有必要使用二倍传输信号带宽的采样率，因为使用此时的采样率时并没有明显的优势。同时还证明了光纤通信系统使用最佳采 样位置时的研究方案所能传输的最远距离为250km，在接收端能够很好的恢复出初始信号，能够有效的将目前的城域网络实现升级，为城市的快速发展提 供可靠解决方案。 本篇论文主要研究了基于adfe的10gbit/s的单模光纤通信系统的通信质量，验证了均衡器的抽头系数的优化方案。均衡器内部 的滤波器模块为edc的关键模块，在edc中常用的滤波器模块为ffe和dfe。通过仿真，本文给出了调制格式为ook，速率为10gbit/s的光纤通信系统，兼顾 性能和复杂度的条件下最适合的ffe和dfe抽头结构和训练序列长度及最佳采样位置。 6.期刊论文 张璐.桑恩方 格型判决反馈均衡器在水声通信中的应用研究 -声学与电子工程2007(2) 阐述了自适应格型判决反馈均衡器,研究了它在水声通信中的应用,仿真比较了最小均方判决反馈均衡器(lmsdfe)、递归最小二乘判决反馈均衡器 (rlsdfe)和最小二乘格型判决反馈均衡器(lsldfe),并给出最小二乘格型判决反馈均衡器(lsldfe)在湖试中的结果. 7.学位论文 张哲 无线通信系统中均衡器的研究与设计 2004 在无线通信领域中,面临的主要问题是由于多径传输而产生的码间干扰.为了提高通信质量,减小码间干扰,在接收端通常都要采用均衡技术抵消信道 的影响.相对于线性横向均衡器,判决反馈均衡器因其许多优点被广泛的应用在对通信信道畸变的抵消中,由于信道是未知的,判决反馈均衡器必须是自适 应的.在传统的判决反馈均衡器中,自适应算法必须以已知的训练序列为前提才能开始进行,然而实际信道中训练序列的传输有时往往是比较困难的同时也 会降低通信系统的效率,从而开始了无训练序列的盲判决反馈均衡器的研究.本篇论文在对无线通信信道进行研究的基础上,阐述了码间干扰的产生和均衡 的出现,介绍了