FPGA在数字滤波器设计中的应用：线性自适应信道均衡算法研究_精品.ppt

城南学院计算机与通信工程专业 线性自适应信道均衡算法研究 线性自适应信道均衡算法研究 长沙理工大学 城南学院计算机与通信工程专业 长沙理工大学 线性自适应信道均衡算法研究 线性自适应信道均衡算法研究 专 业：通信工程 指导教师：邓晓红 答 辩 人：何 毅 * * * 主要内容 绪论 码间干扰 均衡器的分类与结构 自适应均衡算法与实现 * * 一、绪论 引言 在无线通信中，由于多径效应影响产生码间干扰，使接收信号产生误码，而通信协议要求发送方重新发送产生误码的数据帧，从而影响无线通信信道中传输数据的速率。自适应均衡技术能补偿由于信道引起的畸变，同时有效的抗码间干扰，提高传输速率。 * * 一、绪论 均衡技术的发展： 均衡技术最早广泛应用于电话信道。 20世纪六十年代以前，均衡器是固定或手调的 1965年，Lucky提出了迫零准则 1967年，Austin提出了判决反馈均衡器。 1969年，Gersho等人提出了根据最小均方误差准则的自适应均衡算法。 1970年，Brady提出分数间隔自适应均衡方案。 1972年，Ungeboeck将LMS算法应用于自适应均衡。 1974年，Gedard在kalman滤波理论上推导出递推最小二乘算法RLS 1979年，Satonus等人提出了格型自适应均衡器。 1975年，Y.salo首次提出了盲均衡的概念。 * * 一、绪论 本文所作的工作 为了抑制码间干扰或补偿信道失真，我们需要采用均衡技术。实现均衡的算法有很多种，本课题中我们将研究均衡技术中的几种算法，并对其进行仿真。 * * 二、码间干扰 码间干扰的定义 由于实际信道的频带总是有限，并且偏离理想特性，所以使通过的信号在频域上产生线性失真，在时域上波形发生时散效应。这种时散效应对数字通信所造成的危害称之为码间干扰(ISI)。 * * 二、码间干扰 码间干扰数学模型 图2.1 数字通信系统中数学模型 常用的通信信道数学模型为 式中是 传输信号， 是信道的冲击响应， 是功率谱为的加性高斯白噪声。 * * 三、均衡器分类与结构 均衡器的分类 均衡器从结构上可以被分为两类:线性均衡器和非线性均衡器。 图3.1 均衡器的分类 * * 四、均衡器的分类与结构 本文中主要介绍三种均衡器的结构 线性横向均衡器（LTE） 判决反馈均衡器（DFE） 最大似然序列估值均衡器（MLSE） * * 三、均衡器的分类与结构 线性横向均衡器（LTE） 图3.2 线性横向均衡器结构图 判决前横向滤波器的输出为： * * 三、均衡器的分类与结构 判决反馈均衡器（DFE） 图3.3 判决反馈均衡器结构图 判决反馈均衡器的输出为： * * 三、均衡器的分类与结构 图3.4 最大似然序列估值（MLSE）结构图 最大似然序列估值（MLSE） 图3.4 带自适应匹配滤波器的最大似然序列估值(MLSE)结构 * * 四、自适应均衡算法与实现 决定算法的主要因素 收敛速度-----算法所需要的迭代次数 失调-----总平均的均方误差终值与最优的最小均方差的 差距。 计算机复杂度-----完成迭代算法所需的操作次数 数值特性 * * 四、自适应均衡算法与实现 最小均方（LMS）算法 LMS算法的具体步骤如下： 步骤1：初始化抽头系数矢量， ， n=0； 步骤2：当n =n+1时 计算滤波器输出 ， 计算误差函数 ， 更新滤波器抽头系数矢量 。 * * 四、自适应均衡算法与实现 最小均方（LMS）算法 图4.2 LMS算法仿真结果图 * * 四、自适应均衡算法与实现 递归最小二乘（RLS）算法 RLS直接算法： 步骤1：初始化 ， ， ，I是N×N的单位矩阵； 步骤2：当n =n+1时，更新 K(n)为增益矢量 e(n )为估计误差 递推公式 抽头系数 * * 四、自适应均衡算法与实现 递归最小二乘（RLS）算法 RLS算法仿真图 * * 四、自适应均衡算法与实现 递归最小二乘（RLS）算法 (a) δ=0.5，SNR=25dB (b) δ=2，SNR=25dB * * 四、自适应均衡算法与实现 恒模算法与实现 CMA算法实现： 步骤1：初始化 ， ， ,n=0 ； 步骤2：当n =