高阶qam信号盲均衡关键技术-.研究

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1、第一章绪论1．1课题背景及研究意义广义上的通信就是收发双方利用某种介质进行的信息传递。从日常简单的招手呼喊到古代军事中的烽火报警、飞鸽传书，从十九世纪的摩尔斯电报到现代的移动电话、互联网络，均在通信的范畴之内，而最近几十年正是现代通信发展的黄金时期。固定电话、移动手机、微波通信、卫星通信、计算机互联网等蓬勃发展，通信技术由当初的模拟通信全面进入数字通信时代。随着各种通信技术的研究和应用，极大的丰富了人们的生活，在一定程度上满足了人们的日常和商业需求。但是科学技术的发展是无止境的。时至今日，科研人员仍然在不断提出和应用

2、更加高效的通信技术，一方面要追求信息传输速率的提升，另一方面要使通信技术适合不同的通信环境。均衡技术也正是在这些需求的推动下不断发展的关键通信技术之一。在现代通信系统中，由有限带宽信道引起的码间干扰(ISI，Inter-SymbolInterference)是影响通信速度和质量的重要因素【l】。码间干扰会使接收信号发生畸变，导致通信性能降低，误码率增加，严重时会使系统无法正常工作。为了减少码间干扰并获得理想的通信效果，必须对接收信号进行适当的校正。一个广泛被采用的方法是，在接受端串接一个合适的滤波器进行校正，要求该滤

3、波器的特性与信道特性正好相反，这个滤波器就是所谓的均衡器。如果接收端知道码间干扰产生的相关参数，即信道的频域或时域特性，就可以通过计算得到具有合适参数的均衡器，并将其预置在接收端，用以消除码间干扰。但是多数情况下通信信道都是未知的，甚至是时变性，这使预置均衡器的方法不再可行。在这种情况下人们提出了能够自动调整滤波器参数以匹配当前信道并可实时地跟踪信道变化进行均衡的方法，我们称这种均衡器为自适应均衡器。与固定参数均衡器相比，自适应均衡器更具实用价值，因此本文只研究自适应均衡器。如无特别声明，以下提到的均衡器均为自适应均

4、衡器。均衡器的原理框图如图1．1所示：v(n)图1．1均衡器原理框图其中，h(刀)表示信道的冲击响应；w(n)表示均衡器的冲激响应；s(，z)为系统的发送序列；x(n)为受到信道影响的接收序列；y(n)为均衡器输出序列：V(刀)表示信2高阶OAM信号盲均衡关键技术研究道中的等效加性噪声干扰。均衡器的目的是使h(n)宰w(刀)=6(n)，其中“·’’表示卷积，6(，2)表示冲击函数；或者等效的使日(z)形(z)=1，其中日(z)和w(2)分别为h(，2)和w(n)的z变换。’传统的自适应均衡技术的工作分为两个阶段。起始

5、阶段，均衡器根据与发送端约定好的一串序列，且pi)ll练序列，进行信道估计或者直接进行均衡器参数的调整，该阶段被称为训练模式。在训练模式完成后，均衡器开始接收发送端实际需要传输的数据序列，并利用在训练模式中获得的均衡器参数对传输信道特性进行补偿，有效地抑制码间干扰。此时由于可能存在的信道时变特性，均衡器可以根据接收的数据序列及均衡器输出的判决值进行自身参数的微调。该阶段被称为判决指向模式。尽管经过几代人的努力研究和不断改进之后，线性横向均衡器、判决反馈均衡器、最大似然序列检测均衡器等各种自适应均衡器被提出，其性能也能

6、够在不同环境下达到令人满意的效果，但该类使用训练序列的均衡器仍然存在明显且无法克服的缺点。1)训练序列必然要占用相应的带宽资源，但其本身并不包含任何发送端想要发送的数据信息，这已经造成了资源的浪费。由于信道的时变特性，发送端需要周期性的不断发送训练序列以供接收端均衡器进行参数调整，这些训练序列占用的带宽并不是可以忽略的。例如在GSM移动通信系统中，每发送148个符号，其中就要含有26个符号的训练序列，这样一来其实有将近20％的资源并没有传送任何有用数据，可以说存在很大的资源浪引21。对于快速时变信道，训练序列占用的资

7、源将会更多。2)在一点对多点的通信网络中，如果某一分支信道暂时失效，主控单元需要中断与其他分支信道的通信，转而向多个数据终端重复发送训练序列，使整个系统的效率大大降低。3)实际通信中，由于不可预知的干扰因素的影响，可能接收信号暂时中断。此时为了重新建立通信，就需要系统增加反向请求信道，以供接收端向发送端发出请求训练序列的消息。这使通信系统变得更加复杂，不利于实现。4)在非协作通信情况下，如在信息拦截和通信侦察等系统中，无法获取可用的训练序列，这就使传统的自适应均衡技术完全失效。引起上述缺陷的根本原因就是该类均衡器对训

8、练序列的依赖。这个问题很早就受到了人们的关注，并促使人们开发高效的不需要训练序列的均衡技术。自从Sato等人【3】于1975年提出“自恢复均衡”的概念，即后来的盲均衡概念以来，盲均衡技术很快受到各个学科的专家学者的重视，成为国际学界的一个研究热点。从本质上，盲均衡同传统的自适应均衡技术一样，也是一种自适应滤波算法。但是盲均衡对期望相应是“盲"的