[發明專利]基于判決反饋模型的數字符號非線性誤差修正均衡方法

在審

• 申請號: 201410734272.4
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104410593A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 唐成凱;廉保旺;張怡;徐浩瑋;王嘉寧
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明是一種用于數字接收機的非線性均衡方法，特別涉及一種基于判決反饋(Decision?feedback)模型的數字符號非線性誤差修正(Symbol?nonlinear?error?correction)均衡方法。

背景技術

隨著數字通信技術的發展，高載波高帶寬的無線通信技術在通信領域的大量使用，使得無線信道的傳輸特性日益復雜。高載波通信技術意味著通信速率和容量的極大提高，但這也伴隨著碼間干擾的增加。而高帶寬通信技術也可以有效提高通信速率，但高帶寬通信技術會增加信道間干擾。這兩種干擾將會嚴重影響無線通信的信號質量，并在接收端信號會產生較大的變形和失真，特別是衛星通信信道，還會產生明顯的非線性失真。為了減小信道間干擾和碼間干擾，需要在通信接收端對通信信道和通信系統通過均衡進行適當的補償。

均衡技術通過對通信信道的傳輸特性進行補償來消除碼間干擾和信道間干擾。但由于無線通信信道環境是時刻變化的，為了適應多徑信道的時變性，均衡技術必須能夠應對通信信道的時變性，這就意味著自適應均衡必須能夠適應時變信道的短時統計特性，并能夠跟蹤通信信道的實時變化，及時調整均衡器的參數，準確地對信道的傳輸特性進行補償，進而有效地對抗碼間干擾和信道間干擾，從而降低接收端的誤碼率。常見的均衡算法主要可以分為自適應訓練均衡方法和自適應盲均衡方法兩大類。自適應訓練均衡方法要求發射端發送一個接收端已知的訓練序列用來訓練均衡器，均衡器訓練結束后，用判決輸出代替訓練序列，使均衡器自動調整。但由于使用了訓練序列，浪費了頻譜資源，并且在每次通信時都需要重新進行訓練，無法滿足容量大、速率高、有效性高和可靠性高的現代數字通信系統的發展需要。自適應盲均衡方法主要有基于最小均方誤差(LMS)盲均衡方法，基于遞推最小二乘(RLS)盲均衡方法，基于神經網絡的盲均衡方法，Bussgang多模盲均衡方法和基于信號檢測的盲均衡方法。最小均方誤差(LMS)盲均衡方法和基于遞推最小二乘(RLS)盲均衡方法利用接收序列本身的先驗信息就能夠正確地恢復發送序列的自適應均衡方法。這兩種方法易于實現，但在衛星通信信道等非線性干擾明顯的通信環境，這兩種方法不能消除非線性干擾和信道間干擾。神經網絡盲均衡方法通過構建多層多神經元網絡能夠對任意復雜度的非線性系統進行充分的逼近，不僅能夠學習適應不確定系統的特性，能夠有效地處理一些復雜的非線性問題。但該方法輸出誤差較小時，神經元會在零值附近進行選擇系數，從而產生一個連續波動誤差，這種誤差對高速數字通信傳輸產生較大影響。Bussgang多模盲均衡方法的，核心思想是制定一個代價函數，系統達到理想狀態時使代價函數的取值為它的極小值，而算法的目的就是去尋找代價函數的極值點。該方法易于實現，魯棒性好，但是，收斂速度慢是該方法存在的主要缺陷。基于信號檢測的盲均衡方法是將信號檢測的理論應用于盲均衡領域，常見的方法是利用最大似然估計、貝葉斯估計以及最小錯誤概率準則來均衡信道。本質上是一種基于維特比的解碼方法。該方法抗噪聲性能較好，但計算復雜度高，實現實時處理困難較大，這在一定程度上限制了該方法在高速無線通信中的應用。

發明內容

針對現有的均衡技術的非線性處理能力弱，計算復雜度高和收斂速度較慢，不能滿足下一代高載波頻率高帶寬無線通信對接收端碼間干擾和信道間干擾抑制性能的需求的問題，本發明設計了一種基于判決反饋模型的數字符號非線性誤差修正均衡方法，主要包括前徑干擾消除模塊、后徑干擾消除模塊、數據判決模塊和均衡系數更新模塊四個部分。前徑干擾消除模塊利用前饋延時寄存器對接收端所接收到的信號進行處理，快速求得前徑干擾消除信號。后徑干擾消除模塊利用后饋延時寄存器對數據判決模塊的輸出信號進行處理，快速求得后徑干擾消除信號。將前徑干擾消除信號和后徑干擾消除信號相減得到干擾消除信號并將該信號通過數據判決模塊得到傳輸的符號。利用該符號的期望信號與當前的干擾消除信號及其前后信號通過均衡系數更新模塊得到最終的均衡器系數。這種均衡技術方法，在不增加實現復雜度的同時，可以快速消除通信信道的碼間干擾和信道間干擾，利用干擾消除信號良好的非線性逼近性和基于最小均方誤差的均衡系數更新方案的低復雜性，在高載波高帶寬無線通信中具有準確、穩定和高效的優點。

本發明的技術方案為：

所述一種基于判決反饋模型的數字符號非線性誤差修正均衡方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：利用高速模數轉換器采樣接收端的基帶輸出信號y(n)，利用前饋延時寄存器對基帶輸出信號進行延時抽頭，將抽頭與前徑均衡系數