[發明專利]基于星座限制的自適應判決反饋濾波系統及方法

在審

• 申請號: 201710332769.7
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107086972A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 李鵬;胡冬順;馮姣
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及自適應判決反饋信號處理技術領域，具體涉及一種基于星座限制的自適應判決反饋濾波系統，還涉及一種基于星座限制的自適應判決反饋濾波方法，該方法可應用于通信領域的自動均衡、回波消除、天線陣波束形成。

背景技術

判決反饋(Decision Feedback，DF)是一種傳統的濾波算法，該算法利用最小均方誤差(minimum mean square error，MMSE)有效地減少信道間干擾，從而降低發送信號與接收信號之間的誤差，該誤差越小，我們稱該傳輸信號的可靠性越高。然而當信道不斷變化時，DF算法在每一次信號傳輸過程中都要更正濾波器向量，并且需要追蹤信道數據信息，這個過程大幅度增加了計算復雜度，使算法很難在實際中使用。

為了降低計算復雜度，國內外研究人員設計了自適應濾波算法。它可以有效的解決傳統濾波算法中計算復雜度高的問題。如近年來開發的自適應判決反饋(Adaptive Decision Feedback，ADF)算法與傳統DF算法相比，降低了計算復雜度，使算法在實際中可行。然而利用ADF算法得到的信號的可靠性遠低于傳統的DF算法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供了一種基于星座限制的自適應判決反饋濾波系統及方法，在維持低計算復雜度的同時，提升信號檢測的成功概率，解決了現有技術中ADF算法的信號可靠性低的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了基于星座限制的自適應判決反饋濾波系統，自適應判決反饋系統包括濾波器模塊和參數更新模塊，濾波器模塊對當前輸入信號r[i]進行濾波均衡，得到估算信號u_k[i]；其特征是，還包括可靠性判定模塊和反饋信號糾錯模塊；

可靠性判定模塊，用于對濾波器模塊輸出的估算信號u_k[i]進行可靠性判定；若判定結果為可靠，則星座圖A上距離估計信號u_k[i]最近的星座點為最終的檢測信號若判定結果為不可靠，則執行反饋信號糾錯模塊；

反饋信號糾錯模塊，包括備選反饋信號生成器和最佳反饋信號選擇器，備選反饋信號生成器中生成一組由星座圖A中各星座點組成的備選信號，最佳反饋信號選擇器計算每組備選信號通過信道傳輸得到的輸出信號，選取該組備選信號對應的輸出信號中與信號r[i]最接近的星座點作為最優候選點，此最優候選點為最終的檢測信號

參數更新模塊，用于依據獲取的檢測信號更新濾波器的參數。

進一步的，可靠性判定模塊對估算信號u_k[i]進行可靠性判定的過程為，若信號u_k[i]滿足以下公式時，此時稱信號為不可靠信號，反之為可靠信號；

(1)d＞d_th，此時

(2)此時

Re(·)代表向量的實部，Im(·)代表向量的虛部，d代表信號u_k[i]與星座向量A中距離u_k[i]最近的星座點的歐氏距離，且d_th為陰影區域范圍閾值；σ_s代表信號能量。

進一步的，最佳反饋信號選擇器從備選信號中獲取最優候選點c_opt的具體過程為：

首先定義判決檢測向量1≤m≤M，M為向量B_k中元素的個數；每一個向量被定義為：

其中是在之前第1到第(k-1)個數據流得到的檢測信號，c_m是從候選星座點中選取的元素代替不可靠信號u_k[i]；為待確定的判決檢測向量，為了方便計算，定義：

則可以得出

已知：

重復以上步驟，可以依次得到通過最大似然法求出最優候選點下標為：

根據該最優信號獲得的最接近接收信號r[i]；

則最終的檢測信號為:

相應的，本發明還提供了基于星座限制的自適應判決反饋濾波方法，方法包括以下步驟：

步驟S1，首先對接收信號r[i]采用ADF算法進行濾波，得到估算信號u_k[i]；

步驟S2，利用星座限制判決信號u_k[i]是否為可靠信號，規定若信號u_k[i]滿足以下公式時，此時稱信號為不可靠信號，反之為可靠信號；

(1)d＞d_th，此時