專利名稱：一種基于梯度向量的變步長最小均方信道均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號處理方法，具體地說是一種基于梯度向量的變步長最小均方 信道均衡方法。
背景技術(shù)：
在通信、雷達、聲納、工業(yè)控制、地震勘探及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，都存在數(shù)字基帶傳輸 系統(tǒng)的應(yīng)用。在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，由于信道特性不理想引起數(shù)字基帶信號各碼元波形 失真，從而使前后碼元波形相互重疊，導(dǎo)致接收端抽樣判決困難，這一現(xiàn)象稱為碼間干擾 (Inter-Symbol Interference，簡稱ISI)。為了抑制碼間干擾，減少信號失真，保證通信 質(zhì)量，在實際的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中需要對整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進行校正，使其接近無失真?zhèn)?輸?shù)臈l件，校正的過程即為均衡技術(shù)。所謂均衡技術(shù)是指用來處理碼間干擾的算法和實現(xiàn) 方法，它在信息傳輸過程中起著重要作用，能夠補償信道的非理想性，使得高速通信成為可 能。碼間干擾被認為是在移動無線通信信道中傳輸高速率數(shù)據(jù)時的主要障礙，而均衡正是 對付碼間干擾的一項技術(shù)。因為很多數(shù)字通信系統(tǒng)的信道，例如無線移動通信信道，其特性是未知的，要求接 收端的均衡器必須具有自適應(yīng)的能力，所以，無線信道均衡器應(yīng)采用自適應(yīng)信號處理的相 關(guān)算法，以實現(xiàn)高性能的信道均衡，這類均衡器稱為自適應(yīng)均衡器。在實際應(yīng)用中多采用橫 向均衡器來完成信道均衡。橫向均衡器是多個抽頭延遲單元的組合，可用橫向濾波器來實 現(xiàn)，橫向濾波器的結(jié)構(gòu)如

圖1所示，其中τγ代表信號延遲，輸入信號為χ (η)，經(jīng)信號延遲得 到輸入到濾波器的輸入向量x(n) = [χ (η), x(n-l),…，χ (n_L+l)]，輸入向量長度與濾波 器長度相同為L，濾波器權(quán)向量可被表示為W= [w0,wi;…，Ww]，其中％，W1,…，Wm為權(quán) 系數(shù)，各濾波器輸出的信號累加得到輸出信號y (η)，在接收端產(chǎn)生期望信號序列χ (η- τ )， 其中τ表示信道延遲時間。輸出信號y(n)與期望信號χ(η-τ)作差得到誤差信號e (η)， η表示時間索引。自適應(yīng)濾波算法的目的即不斷調(diào)整權(quán)系數(shù)w使誤差信號達到最小。在橫向濾波器設(shè)計過程中通常采用最小均方算法來確定濾波器抽頭權(quán)值?；?維納濾波理論發(fā)展起來的最小均方(Least Mean Square，簡稱LMS)算法結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn) 定，計算復(fù)雜度低，易于硬件實現(xiàn)，是在實際中應(yīng)用最廣泛的自適應(yīng)濾波算法之一。然而傳 統(tǒng)LMS算法的主要缺點是收斂速度慢，這嚴重地影響了它在某些對收斂速度要求較高的系 統(tǒng)中的應(yīng)用。如何設(shè)計收斂速度快的LMS算法，使其能夠提高通信系統(tǒng)中的信道均衡速度 是研究人員不斷努力的目標。提高LMS算法收斂速度的一個手段是利用梯度向量來迭代時變步長而得到變步 長LMS算法。利用梯度向量進行步長迭代更新的代表方法有Mathew方法[V. J. Mathews and Ζ. Xie. A stochastic gradient adaptive filter with gradient adaptive step size. IEEE Trans. Signal Processing. 1993,41(6) :2075_2087P]禾口 WeePeng 方法[W. Ang and B. Farhang-Boroujeny. A new class of gradient adaptive step-size LMS algorithms. IEEE Trans. Signal Processing. 2001,49 (4) :805_810P]。盡管 Mathew 方法禾口 WeePeng 方法對LMS均衡算法的收斂速度有一定的提高，然而為了滿足對自適應(yīng)均衡的更高要求，需 要尋求具有更快收斂速度的信道均衡方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)LMS算法的收斂速度慢以及目前LMS算法的收斂速度不能滿足對 自適應(yīng)均衡的更高要求的缺點，提供一種基于梯度向量的變步長最小均方信道均衡方法。—種基于梯度向量的變步長最小均方信道均衡方法，具體包括以下步驟步驟一、根據(jù)通信均衡系統(tǒng)要求的穩(wěn)態(tài)誤差指標J^.mJ -)，設(shè)置參數(shù)P
權(quán)利要求
1.一種基于梯度向量的變步長最小均方信道均衡方法，其特征在于，該方法具體包括 以下步驟步驟一、根據(jù)通信均衡系統(tǒng)要求的穩(wěn)態(tài)誤差指標Jra,toad(⑴)，設(shè)置參數(shù)P
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于梯度向量的變步長最小均方信道均衡方法，其特征 在于，步驟一與步驟三中所述的平滑參數(shù)β取值為0.99。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種基于梯度向量的變步長最小均方信道均衡方法，首先根據(jù)系統(tǒng)要求的穩(wěn)態(tài)誤差指標得到參數(shù)P，然后根據(jù)誤差信號計算梯度向量的平滑量，根據(jù)參數(shù)P與梯度向量的平滑量計算得到時變步長，再根據(jù)誤差信號以及時變步長計算得到均衡器權(quán)系數(shù)，重復(fù)該過程直至訓(xùn)練過程結(jié)束，將最后得到的均衡器權(quán)系數(shù)設(shè)定為當前均衡器的權(quán)系數(shù)。本發(fā)明實現(xiàn)容易，具有更快的收斂速度和更小的穩(wěn)態(tài)誤差，并快速獲得均衡器的最佳權(quán)系數(shù)，使均衡器達到了快速自適應(yīng)均衡的效果。
文檔編號H04L25/03GK102137052SQ20111005829
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者劉利強, 劉廠, 周衛(wèi)東, 張勇剛, 李寧, 高峰 申請人:哈爾濱工程大學(xué)