基于仿射投影算法的信道均衡器研究

第28卷第3期 计算机应用与软件

Vo l 28No .3

2011年3月 Co m puter Applicati o ns and Soft w are M ar .2011

基于仿射投影算法的信道均衡器研究

张 怡 薛 静 智永锋 张婷婷

(西北工业大学自动化学院 陕西西安710072)

收稿日期:2010-10-17。张怡,硕士生,主研领域:通信系统工程。

摘 要 为了克服信号传输中码间干扰影响,改善通信质量,研究了基于仿射投影算法(APA )的信道均衡系统。设计APA 均衡

器的关键是确定步长因子和滤波器长度,使系统的误码率最低。首先根据其性能仿真曲线可以得到一组最优的参数值,然后构建SI MU L I NK 仿真平台进行验证,并和LM S 及NLM S 均衡器作对比。结果表明APA 均衡器是有效的,并能在信道失真较严重的场合保持一定的性能。

关键词 A PA 算法 信道均衡 码间干扰 自适应均衡器

STUDY ON CHANNEL EQUALI ZER W I TH AFFI NE PRO J ECTI ON ALGOR I THM S

Zhang Y i Xue Jing ZhiYong feng Zhang T ingti n g

(School of Au t oma tion,N ort hw est ern P ol y t echnical University ,X i an 710072,Shaanx i ,China )

Abstrac t T o overco m e Inter Sy m bo l Inter f e rence (ISI)during data trans m i ssi on and to i m prove co mmun ica ti on qua lity ,the paper stud i es

on t he channe l equa lizer w ith A ffine P ro jecti on A l go rith m s (A PA ).T he key to design i ng an APA equa lizer i s defi n i ng its step size value and filter length value to m i n i m i ze the syste m B it Error R ate (BER ).F irstl y an assemb l y of opti m a l coeffic i ents are j udged by the pe rf o r m ance e mu lati on curve ;t hen SI MU L I NK e m ulation platfor m is estab lished t o v erify it ,and compare it w ith L M S and NL M S equalizers .T he results de m onstrate t he APA equalizer i s effecti ve and ab le to m ai n tain m oderate perfor m ance on o ccasions w ith bad l y ana m orphic channe l s .K eywords A PA Channel equa lization

ISI A daptive equa li zer

0 引 言

均衡技术最早应用于无线电通信领域,主要用于消除信道响应引起的码间干扰(IS I)。目前,自适应滤波和计算机技术促进了自适应均衡技术的迅猛发展。例如基于L M S 算法的线性均衡器能够在工作环境变化时,自动调整相关参数以保持最佳的性能,在数字通信中得到了广泛应用[1];另外,基于LM S 算法的判决反馈均衡器由于存在不受噪声增益影响的反馈部分,性能优于线性横向均衡器[2]

,但是它的结构比较复杂,不便于工程实现和应用。在高速无线通信系统中,多径传输引起的ISI 较为严重,为了更好地减小波形失真就需要研究性能更优的自适应均衡器。

1 自适应APA 算法原理

下面简介APA 算法的计算步骤[1]。假设将最后的L +1个输入向量X ap (k )写成矩阵形式(1),其中L 为A PA 算法的维数,M 为横向滤波器的抽头数。

X ap (k )=

x (k ) x (k -1) x (k -L )

x (k -1) x (k -2) x (k -L -1)

x (k -M )x (k -M -1) x (k -L -M )=[X (k )X (k -1) X (k -L )]

(1)

自适应滤波器输出:

Y ap (k )=X T ap (k )W (k )=[y 0(k )y 1(k ) y L (k )]T

(2)期望信号:

D ap (k )=[d(k )d (k -1) d (k -L )]T

(3)

误差向量:

E ap (k)=[e 0(k )e 1(k ) e L (k )]T =D ap (k )-Y ap (k )(4)权值更新方程为:

W (k +1)=W (k )+X ap (k )(X T ap (k )X ap (k ))

-1

E ap (k )(5)通过引入下面的步长 ,可以取得最终失调与收敛速度之

间的折中,为了避免矩阵求逆过程中的数值问题,再加上一个恒等矩阵,于是APA 算法表示为:W (k +1)=W (k )+ X ap (k )(X T ap (k)X ap (k )+

I )-1E ap (k )(6)APA 算法实质上是NLM S 算法的L 维空间拓展,这种拓展得到了更快速的收敛性能。

2 信道均衡系统模型

图1给出了基于自适应APA 算法的信道均衡系统的仿真模型[3]。数据发生器用于产生信道输入序列x (n),它是由{+1,-1}组成的双极性Bernoulli 序列,经延迟后作为参考信号y d (n ),均衡器的输出为y ^(n),噪声发生器用来产生加性高斯白噪声。信道模块采用弥散信道模型,信道的单位脉冲响应表示为:

h n =1/2 [1+cos (2 /W (n -2))]