[發(fā)明專利]一種分段變步長的均衡方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210335950.0
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102821074A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 譚曉衡;梁玉梅;秦基偉;周帥;胡小楠;張顏;陳國慶;王斌
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及信道估計及均衡領域，具體涉及一種分段變步長的均衡方法，以實現一種能夠同時滿足收斂速度及收斂精度，并且優(yōu)于常見的變步長的均衡方法。

背景技術

近年來，人們對于通信質量的要求越來越高，但是無線信道的隨機性將會制約無線通信系統(tǒng)的通信性能。信道估計和均衡技術能夠準確地估計出無線信道的特征和參數，并且以數學方式將其表達出來，從而估計出信道的可能輸入信號并且使其與原始先驗輸入信號的估計誤差最小化，降低判決誤差，提高通信性能。

均衡技術可以有效解決由于多徑效應和信道有限帶寬所產生的碼間干擾，其最基本的方法是LMS均衡算法。LMS算法存在其自身的固有缺點：步長因子固定，不能同時滿足收斂精度和收斂速率。為此，很多的變步長LMS均衡方法被提出。

采用變步長均衡算法是一種有益的嘗試，因為步長因子在收斂過程中非常重要。采用大步長，每次調整抽頭系數的幅度大，體現在性能上就是收斂速度快及跟蹤速度快；當均衡器最優(yōu)值接近理想值時，采用小步長，使抽頭系數在最優(yōu)值附近小幅度調整，以達到最佳效果，體現在性能上就是收斂精度高。因此，采用誤差因子來動態(tài)控制步長因子可以達到要求。

常見的變步長LMS均衡方法也存在很多問題：其一，步長因子的迭代公式過于復雜，使均衡器不易設計及控制；其二，在收斂速度快的方法中，誤差信號接近零時，步長因子的變化依然很快，容易陷入局部極小值，無法平緩收斂；其三，在收斂精度高的方法中，大部分步長表達式中存在指數運算，使運算的復雜度大大增加。

發(fā)明內容

技術問題：如何提供一種分段變步長的均衡方法，使均衡系統(tǒng)能夠快速收斂的同時，具有較高的收斂精度，并且此均衡算法能夠不陷入局部極小值，收斂到更高水平。

技術方案：一種分段變步長的均衡方法，其特征在于包括以下幾個步驟：

1.????初始化均衡器的權矢量系數；

2.?在系統(tǒng)的初始階段，即在迭代次數小于設定的最佳迭代次數時，利用變形的對數函數公式????????????????????????????????????????????????來控制步長因子的變化，根據步長因子、誤差信號及輸入信號來更新均衡器的權重系數；此時權重系數的更新是迅速的；

3.?在系統(tǒng)收斂到一定程度后，即迭代次數超過所設定的最佳迭代次數時，則利用變形的余弦函數公式來控制步長因子的變化，根據此時的步長因子、誤差信號及輸入信號來控制均衡器的權值系數；此時權重系數是平緩變化的；

4.?當迭代次數達到最大值時，停止迭代；

5.?根據權重系數及輸入信號得到均衡器的輸出信號。

技術優(yōu)點：與現有技術相比，該發(fā)明具有的優(yōu)點是可以同時滿足收斂速度和收斂精度的要求，并且不會陷入局部極小值，可以在低信噪比情況下良好地工作，更重要的是該方法中步長因子的控制函數具有較多可改變的參數，使其可以滿足各種系統(tǒng)的需要，具有較強的適應性。

附圖說明

結合附圖閱讀本發(fā)明的以下詳細描述，可以更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點和其他特征，其中：

附圖1示出了基本的LMS均衡算法系統(tǒng)流程圖；

附圖2示出了本發(fā)明中系統(tǒng)在初始階段所使用的步長因子與迭代次數的關系曲線圖；

附圖3示出了本發(fā)明中系統(tǒng)接近收斂時所使用的步長因子與迭代次數的關系曲線圖；

附圖4示出了本發(fā)明中步長因子迭代部分的流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的技術方案更加清楚明白，下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。

附圖1為基本LMS均衡方法的系統(tǒng)流程圖。

1.?圖中為均衡器的輸入信號，為均衡器的輸出信號，為更新均衡器的權值系數，為期望信號，為誤差信號，為固定的步長因子；

2.?流程圖中各個參數之間的關系為：

3.?基本LMS均衡系統(tǒng)的輸出信號表示為：

附圖2是在系統(tǒng)的初始階段，步長因子的迭代表達式中步長因子與迭代次數之間的曲線關系。

1.??????在系統(tǒng)初始階段，以提高收斂速度為主，使用變形的對數來控制步長因子的變化：

2.?、是可調參數。決定了步長的最大值，越大，最大值越大；決定了曲線的陡峭度，同時影響步長最大值，越大，變化越陡峭。此函數特性是收斂速度快。

附圖3所示的是在系統(tǒng)的收斂階段，步長因子的迭代表達式中步長因子與迭代次數之間的曲線關系。