一种自适应的双模式盲均衡方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应的双模式盲均衡方法及系统，所述方法包括：对接收端的接收信号采用DDLMS算法计算第一误差信号；根据第一误差信号，判断选择DDLMS模式、CMA+DDLMS加权双模式或CMA模式计算第二误差信号；利用第二误差信号对抽头系数进行更新；利用更新后的抽头系数对接收信号进行均衡计算，并根据均衡后数据进行判决和误差计算。本发明专利技术的方法具有更快的收敛速度、更小的剩余误差、以及在不同信噪比情况下都具有更小的误码率。噪比情况下都具有更小的误码率。噪比情况下都具有更小的误码率。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应的双模式盲均衡方法及系统


[0001]本专利技术涉及信道均衡
，具体涉及一种自适应的双模式盲均衡方法及系统。

技术介绍

[0002]在卫星通信系统中，有限的传输带宽、多径效应和加性噪声等因素会导致接收的码元存在很严重的码间串扰，严重影响通信质量，降低通信的可靠性与稳定性。目前，信道均衡技术是解决这一问题的有效方式，在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。由于无线通信信道的传输特性往往是时变的，因此均衡器在处理接收信号时必须实时跟踪信道的变化，才能消除码间串扰，补偿失真的信号。为了实现这一目标，提出了均衡系数可以调整的自适应均衡技术。自适应均衡技术主要分为传统的自适应均衡和盲均衡两类。传统的自适应均衡算法主要有最小均方(Least Mean Square,LMS)算法和递归最小二乘(Recursive Least Squares,RLS)算法两种，需要足够的训练序列才能达到比较好的效果，这会降低频谱利用率。
[0003]几十年来，针对不同的应用需求，研究者提出了多种盲均衡算法。其中，最早提出的常模算法(Constant Modulus Algorithm，CMA)易于实现，计算量少，是目前应用最广泛的一种盲均衡算法，但是存在着收敛速度慢，稳态误差大，无法修正相位偏移等缺点。为了进一步改善相位恢复能力，提出了修正恒模算法(Modified Constant Modulus Algorithm，MCMA)，然而其在收敛速度和稳态误差方面并没有明显改进。因此，为了进一步提高均衡器的收敛速度和降低稳态误差，有学者提出了Bussgang类盲均衡算法和判决引导最小均方(Direct Decision Least Mean Square,DDLMS)算法相联合的双模式盲均衡算法。基于该基本原理，2019年，王光旭等人提出了基于余弦代价函数的双模盲均衡算法，该算法中两个均衡器并联使用，且使用凸组合结构联合两个均衡器，复杂度高。同年，丛文胜提出了并行多模算法(Multimode Algorithm,MMA)+区域多模算法(Regional Multimode Algorithm,RMA)算法，该算法也是两个均衡器并联使用，每一次迭代过程中都需要计算两种算法的误差，复杂度高。此外，该算法在收敛初期利用Bussgang类盲均衡算法使算法的均方误差减小，然后切换到DDLMS算法，使均衡效果达到更优。将Bussgang类盲均衡算法和DDLMS算法结合起来的核心思想是切换或加权。其中切换双模式盲均衡算法通过对每一次的误差进行阈值判断来选择对应的模式，然而该算法只有一个判决阈值，普适性差，容易导致算法不收敛或者收敛非常慢。加权双模式盲均衡算法兼顾两种不同算法误差的误差函数，可以改善算法收敛性能，但是计算复杂度增加。由以上分析可知，近年来提出的并行双模式算法复杂度高，传统的切换双模式算法和加权双模式算法各有优缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服盲均衡算法收敛速度慢、稳态误差大、计算复杂度高等问题，提出一种切换模式和加权模式联合CMA+DDLMS双模式盲均衡方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的实施例1提出了一种自适应的双模式盲均衡方法，所述方法包括：
[0006]对接收端的接收信号采用DDLMS算法计算第一误差信号；
[0007]根据第一误差信号，判断选择DDLMS模式、CMA+DDLMS加权双模式或CMA模式计算第二误差信号；
[0008]利用第二误差信号对抽头系数进行更新；
[0009]利用更新后的抽头系数对接收信号进行均衡。
[0010]作为上述方法的一种改进，所述方法还包括：初始化的步骤，具体包括：
[0011]初始化抽头系数w(1)；
[0012]设置DDLMS算法的步长参数μ
DDLMS
和CMA算法的步长参数μ
cma
；
[0013]设置第一阈值R
max
和第二阈值R
min
。
[0014]作为上述方法的一种改进，所述对接收端的接收信号采用DDLMS算法计算第一误差信号；具体包括：
[0015]第k次迭代的接收信号为x(k)，根据抽头系数w(k)，计算均衡后的信号y(k)：
[0016]y(k)＝w(k)*x(k)
[0017]其中，k的初始值为1；
[0018]对y(k)进行判决得到信号则采用DDLMS算法的第一误差信号e
DDLMS
(k)为：
[0019][0020]作为上述方法的一种改进，所述根据第一误差信号，判断选择DDLMS模式、CMA+DDLMS加权双模式或CMA模式计算第二误差信号；具体包括：
[0021]第二误差信号e(k)为：
[0022][0023]其中，μ
cma
，e
cma
(k)分别是CMA算法的步长因子和误差信号；μ
DDLMS
是DDLMS算法的步长因子；
[0024]加权函数g(k)的定义为：
[0025][0026]其中，γ是常数，用于调节加权函数g(k)。
[0027]作为上述方法的一种改进，所述利用第二误差信号对抽头系数进行更新；具体为：
[0028]抽头系数的更新方程为：
[0029]w(k+1)＝w(k)
‑
e
*
(k)x(k)
[0030]其中，w(k)和w(k+1)分别为第k次迭代和第k+1次迭代的抽头系数，e
*
(k)表示为e(k)取复共轭。
[0031]本专利技术的实施例2提出了一种自适应的双模式盲均衡系统，所述系统包括：自适应
盲均衡器、判决器和第一误差信号计算模块；
[0032]所述自适应盲均衡器，用于对输入的接收信号采用DDLMS算法计算输出信号，将输出信号分别输入判决器和第一误差信号计算模块；根据第一误差信号计算模块输出的第一误差信号，判断选择DDLMS模式、CMA+DDLMS加权双模式或CMA模式计算第二误差信号；利用第二误差信号对抽头系数进行更新；利用更新后的抽头系数对接收信号进行均衡；
[0033]所述判决器，用于对自适应盲均衡器的输出信号逐个进行判决，将判决结果输出至第一误差信号计算模块；
[0034]所述第一误差信号计算模块，用于将判决器输出的判决结果和自适应盲均衡器输出的输出信号做差，得到第一误差信号并输出至自适应盲均衡器。
[0035]作为上述系统的一种改进，所述自适应盲均衡器包括：初始化模块、DDLMS计算模块、CMA计算模块、加权双模式均衡计算模块、切换模块、第二误差计算模块和抽头系数更新模块；
[0036]所述初始化模块，用于初始化抽头系数w(1)；设置DDLMS算法的步长参数μ
DDLMS
和CMA算法的步长参数μ
cma
；设置第一阈值R
max
和第二阈值R...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应的双模式盲均衡方法，所述方法包括：对接收端的接收信号采用DDLMS算法计算第一误差信号；根据第一误差信号，判断选择DDLMS模式、CMA+DDLMS加权双模式或CMA模式计算第二误差信号；利用第二误差信号对抽头系数进行更新；利用更新后的抽头系数对接收信号进行均衡。2.根据权利要求1所述的自适应的双模式盲均衡方法，其特征在于，所述方法还包括：初始化的步骤，具体包括：初始化抽头系数w(1)；设置DDLMS算法的步长参数μ
DDLMS
和CMA算法的步长参数μ
cma
；设置第一阈值R
max
和第二阈值R
min
。3.根据权利要求2所述的自适应的双模式盲均衡方法，其特征在于，所述对接收端的接收信号采用DDLMS算法计算第一误差信号；具体包括：第k次迭代的接收信号为x(k)，根据抽头系数w(k)，计算均衡后的信号y(k)：y(k)＝w(k)*x(k)其中，k的初始值为1；对y(k)进行判决得到信号则采用DDLMS算法的第一误差信号e
DDLMS
(k)为：4.根据权利要求1所述的自适应的双模式盲均衡方法，其特征在于，所述根据第一误差信号，判断选择DDLMS模式、CMA+DDLMS加权双模式或CMA模式计算第二误差信号；具体包括：第二误差信号e(k)为：其中，μ
cma
，e
cma
(k)分别是CMA算法的步长因子和误差信号；μ
DDLMS
是DDLMS算法的步长因子；加权函数g(k)的定义为：其中，γ是常数，用于调节加权函数g(k)。5.根据权利要求4所述的自适应的双模式盲均衡方法，其特征在于，所述利用第二误差信号对抽头系数进行更新；具体为：抽头系数的更新方程为：w(k+1)＝w(k)
‑
e
*
(k)x(k)其中，w(k)和w(k+1)分别为第k次迭代和第k+1次迭代的抽头系数，e
*
(k)表示为e(k)取复共轭。
6.一种自适应的双模式盲均衡系统，其特征在于，所述系统包括：自适应盲均衡器、判决器和第一误差信号计算模块；所述自适应盲均衡器，用于对输入的接收信号采用DDLMS算法计算输出信号，将输出信号分别输入判决器和第一误差信号计算模块；根据第一误差信号计算模块输出的第一误差信号，判断选择DDLMS模式、CMA+DDLMS加权双模式或CMA模式计算第二误差信号；利用第二误差信号对抽头系数进行更新；利用更新后的抽头系数对接收信号进行均衡；所述判决器，用于对自适应盲均衡器的输出信号逐个进行判决，将判决结果输出至第一误差信号计算模块；所述第一误差信号计算模块，用于将判决器输出的判决结果和自适应盲均衡器输出的输出信号做差，得到第一误差信号并输出至自适应盲均衡器。7.根据权利要求6所述的自适应的双模式盲均衡系统，其特征在于，所述自适应盲均衡器包括：初始化模块、DDLMS计算模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡婉如，王竹刚，梅如如，陈轩，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：