專利名稱：一種衛(wèi)星解調(diào)器中的盲均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星廣播地面數(shù)字接收系統(tǒng)領(lǐng)域，具體 設(shè)計一種適用于高速率衛(wèi)星數(shù)字解調(diào)器中的盲均衡方法。
背景技術(shù)：
在無線數(shù)字通信系統(tǒng)中，信道固有的帶寬限制易于增加接收信號的失真， 例如，帶寬限制的通道易于引起發(fā)射脈沖的擴散。如果擴散脈沖的寬度超過了 一個符號的持續(xù)時間，將會發(fā)生相鄰脈沖的重疊，降低接收機性能，這種現(xiàn)象
叫做碼間干擾(ISI)。信道的失真和畸變所引起的碼間干擾(ISI)是影響通信
質(zhì)量的一個主要因素，需要有效的信道均衡技術(shù)來消除。傳統(tǒng)的做法是通過發(fā)
送訓(xùn)練序列而浪費一部分發(fā)射時間資源。盲均衡(Bling Equalization )技術(shù)能 夠不借助于訓(xùn)練序列，僅利用接收序列本身的先驗信息，便可均衡信道特性， 使均衡器的輸出序列盡量接近發(fā)送序列的 一種新興自適應(yīng)均衡技術(shù)。它能很好 地運用于多點通信系統(tǒng)和被動接收系統(tǒng)中的均衡問題，在沒有訓(xùn)練序列時，僅 利用接收序列本身的先驗信息也能正確地恢復(fù)發(fā)送序列。此項技術(shù)的實際應(yīng) 用，對于提高信號的質(zhì)量、保證信息的準(zhǔn)確可靠，具有十分重要的意義。
現(xiàn)有的盲均衡方法中，在盲均衡器上采用了一種最小均方的算法，其濾波 器系數(shù)迭代公式是
其中的e(m)為誤差產(chǎn)生器輸出的復(fù)數(shù)信號，x'(m-A)也為一復(fù)數(shù)，兩復(fù)數(shù)相
乘，包含了4個實數(shù)乘法單元，這種算法實現(xiàn)時，對硬件要求較高，而且由于 迭代公式中的復(fù)數(shù)乘法，使得濾波器系數(shù)迭代器需要復(fù)數(shù)乘法器，其計算量大 大增加，針對衛(wèi)星數(shù)字解調(diào)器實時性要求高、處理速度要求高的特點，當(dāng)高速 高階的信號序列進(jìn)入后，需要實時的對進(jìn)入的信號序列進(jìn)行恢復(fù)，防止碼間干 擾，這種盲均衡方法處理信號運算量大、硬件要求高、處理數(shù)據(jù)慢，因此需要 對其進(jìn)行有效改進(jìn)。
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供的一種可提高數(shù)據(jù)處 理速度、降低盲均衡器硬件要求、衛(wèi)星數(shù)字解調(diào)器中的盲均衡方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明方法釆用的盲均衡器結(jié)構(gòu)主要由可變系數(shù)濾波 器、判決器、誤差產(chǎn)生器、濾波器系數(shù)迭代器構(gòu)成，該盲均衡器通過以下步驟
來恢復(fù)發(fā)送序列信號
1 )輸入的復(fù)數(shù)序列信號<formula>formula see original document page 5</formula>—路進(jìn)入可變系數(shù)濾波器，另
一路進(jìn)入濾波器系數(shù)迭代器中；在可變系數(shù)濾波器中通過數(shù)字電3各按以下巻積 公式進(jìn)行計算而得出輸出的復(fù)數(shù)序列信號少<formula>formula see original document page 5</formula>
其中復(fù)數(shù)<formula>formula see original document page 5</formula>為相應(yīng)的濾波器系數(shù)，7V為高階常數(shù)； 2 )可變系數(shù)濾波器輸出的復(fù)數(shù)序列信號= + —i 各進(jìn)入誤差產(chǎn) 生器，另一路進(jìn)入判決器；在判決器中根據(jù)輸入信號的調(diào)制方式，利用其理想 的星座圖，再根據(jù)輸入信號的正交幅度，判定輸入的;^)與星座圖中的哪個星 座點最為接近，輸出此星座點的正交幅度<formula>formula see original document page 5</formula>
3 )判決器輸出的正交幅度^/( ) = + 乂必(n)—路進(jìn)入誤差產(chǎn)生器， 一路進(jìn)
入濾波器系數(shù)迭代器，還有 一路輸出序列信號給衛(wèi)星數(shù)字解調(diào)器中的下 一部件
工作；其中，誤差產(chǎn)生器將實際輸出與判定后的理想輸出進(jìn)行比較
4)濾波器系數(shù)迭代器接收到輸入信號x(n)、誤差產(chǎn)生器輸出信號e(n)和判 決器輸出信號c/(n)，通過濾波器系數(shù)迭代器中的加法單元、查找表單元、移位 單元、取符號單元按以下方式進(jìn)行系數(shù)迭代
其中= (t/i 0))2 、 c/(") = (d/("))2 , 〃為步進(jìn)常數(shù)， 函數(shù)是耳又符號函數(shù),
通過取符號單元對'"'g"函數(shù)進(jìn)行運算，c/ (,力和c/(")是平方運算，采用查找表單
元中的查找表查找出結(jié)果，而步進(jìn)常數(shù)p取2的冪次，通過移位單元進(jìn)行移位
實現(xiàn)上述公式中關(guān)于p與復(fù)數(shù)乘法的運算，最后，通過加法單元將其相加得到
濾波器系數(shù)的實部和虛部，將迭代的系數(shù)(" +1) = m《0 +1) + >4(m +1)反饋到可
變系數(shù)濾波器中進(jìn)行循環(huán)迭代。
采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的濾波器迭代系數(shù)W (n)對原最小均方的方法 進(jìn)行了簡化，利用平方查找表、取符號函數(shù)以及移位運算替代了兩復(fù)數(shù)的乘法， 節(jié)省了 4N+2個乘法器，簡化了硬件結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)處理能力，提高了抗多 徑衰弱的能力，降低了對系統(tǒng)群時延的要求，消除或減小碼間干擾。


圖1為本發(fā)明的盲均衡器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的盲均衡方法的結(jié)構(gòu)流程圖。
具體實施例方式
如圖1-2所示，本發(fā)明的方法采用的盲均衡器結(jié)構(gòu)主要由可變系數(shù)濾波器 10、判決器20、誤差產(chǎn)生器30、濾波器系數(shù)迭代器40構(gòu)成，該盲均衡器通過 以下步驟來恢復(fù)發(fā)送序列信號
1 )輸入的復(fù)數(shù)序列信號x(n卜xi^) + yx/(n) —路進(jìn)入可變系數(shù)濾波器10,
另一路進(jìn)入濾波器系數(shù)迭代器40中；在可變系數(shù)濾波器10中通過數(shù)字電路按 以下巻積公式進(jìn)行計算而得出輸出的復(fù)數(shù)序列信號力力=WW +:
其中復(fù)數(shù)viv(") = wA+》A W為相應(yīng)的濾波器系數(shù)，W為高階常數(shù)； 2)可變系數(shù)濾波器10輸出的復(fù)數(shù)序列信號y(n)^:vWn) + j:y/W—路進(jìn)入誤 差產(chǎn)生器30，另一路進(jìn)入判決器20;在判決器20中根據(jù)輸入信號的調(diào)制方式， 利用其理想的星座圖，再根據(jù)輸入信號的正交幅度，判定輸入的y(")與星座圖 中的哪個星座點最為接近，輸出此星座點的正交幅度6/01)=必(/1) + )必(")；
3 )判決器20輸出的正交幅度= + W/(") —路進(jìn)入誤差產(chǎn)生器30, 一路進(jìn)入濾波器系數(shù)迭代器40,還有一路輸出序列信號給衛(wèi)星數(shù)字解調(diào)器中的 下一部件工作；其中，誤差產(chǎn)生器30將實際輸出與判定后的理想輸出進(jìn)行比 較= + = - = - t/w(") + y[y/(")-；
4 )濾波器系數(shù)迭代器40接收到輸入信號x(")、誤差產(chǎn)生器30輸出信號咖) 和判決器輸出信號d(n),通過濾波器系數(shù)迭代器40中的加法單元41、查找表 單元42、移位單元43、取符號單元44按以下方式進(jìn)行系數(shù)迭代 其中ci (") = (WO))2 、 c/(") = (d/("))2 , A,為步進(jìn)常數(shù)，函數(shù)是取符號函數(shù)， 通過取符號單元44對w'gw函數(shù)進(jìn)行運算，d (")和c/0)是平方運算，采用查找
表單元42中的查找表查找出結(jié)果，而步進(jìn)常數(shù)^取2的冪次，通過移位單元 43進(jìn)行移位實現(xiàn)上述公式中關(guān)于Ai與復(fù)數(shù)乘法的運算，最后，通過加法單元 41將其相加得到濾波器系數(shù)的實部和虛部，將迭代的系數(shù)
(n +1) = wA (" +1) + ./w八("+1)反饋到可變系數(shù)濾波器10中進(jìn)行循環(huán)迭代。
所述步驟2 )中的判決器20利用平面分割法來進(jìn)行區(qū)間的判定后輸出與輸 入信號最為4妄近的星座點的正交幅度^/(") = ^ (") + 。
所述的步驟1)中的可變系數(shù)濾波器10為A^16階橫向結(jié)構(gòu)。 所述衛(wèi)星解調(diào)器接收的信號是高速、高階的信號。
本發(fā)明改進(jìn)了濾波器系數(shù)的迭代方法，比較原有的最小均方的方法要使濾 波器系數(shù)迭代器省去4N+2個乘法器，本發(fā)明的方法將e(")與x'(n-yt) 的乘法進(jìn)行簡化，略去其數(shù)值只考慮其符號，例w'g"(W)5一(xi^"-/t])，使原來 的一個復(fù)數(shù)乘法，包含4個實數(shù)乘法單元，變成了純粹的符號運算；增加的d、 c/使用查找表的方式。通過改進(jìn)使最終的系數(shù)迭代公式中不需要一個標(biāo)準(zhǔn)的乘 法器，這在運算量上大大簡化。
另外，本發(fā)明的方法使收斂速度快，原最小均方算法中，M對于整個算法 的性能有著重要的影響，p太小，算法收斂慢，但穩(wěn)態(tài)失調(diào)誤差?。?i太大， 算法收斂速度快，但穩(wěn)態(tài)失調(diào)誤差大。本發(fā)明引入變量d c/,可在一定程度 上緩解此矛盾。本發(fā)明根據(jù)信號的不同調(diào)制方式，將判決器的輸出d(n)引入系 數(shù)遞歸公式，當(dāng)輸出星座點正交幅度大時，系數(shù)的調(diào)整也會變大；當(dāng)輸出星座 點正交幅度小時，系數(shù)的調(diào)整也會變小，使得收斂速度得到改善。本發(fā)明的方 '法還對載波頻偏有一定的糾正作用。
由上可知，采用本發(fā)明的盲均衡方法后，可簡化現(xiàn)有盲均衡設(shè)備硬件規(guī)模， 省略了乘法器，并減少了運算量，大大提成了運算功能，使得對于高速高階的 信號輸入也能實時正確地恢復(fù)發(fā)送序列。
權(quán)利要求
1、一種衛(wèi)星解調(diào)器中的盲均衡方法，其方法采用的盲均衡器結(jié)構(gòu)主要由可變系數(shù)濾波器、判決器、誤差產(chǎn)生器、濾波器系數(shù)迭代器構(gòu)成，其特征在于:該盲均衡器通過以下步驟來恢復(fù)發(fā)送序列信號:1)輸入的復(fù)數(shù)序列信號x(n)＝xR(n)+jxI(n)一路進(jìn)入可變系數(shù)濾波器，另一路進(jìn)入濾波器系數(shù)迭代器中；在可變系數(shù)濾波器中通過數(shù)字電路按以下卷積公式進(jìn)行計算而得出輸出的復(fù)數(shù)序列信號y(n)＝y(tǒng)R(n)+jyI(n):其中復(fù)數(shù)wk(n)＝wRk(n)+jyIk(n)為相應(yīng)的濾波器系數(shù)，N為高階常數(shù)；2)可變系數(shù)濾波器輸出的復(fù)數(shù)序列信號y(n)＝y(tǒng)R(n)+jyI(n)一路進(jìn)入誤差產(chǎn)生器，另一路進(jìn)入判決器；在判決器中根據(jù)輸入信號的調(diào)制方式，利用其理想的星座圖，再根據(jù)輸入信號的正交幅度，判定輸入的y(n)與星座圖中的哪個星座點最為接近，輸出此星座點的正交幅度d(n)＝dR(n)+jdI(n)；3)判決器輸出的正交幅度d(n)＝dR(n)+jdI(n)一路進(jìn)入誤差產(chǎn)生器，一路進(jìn)入濾波器系數(shù)迭代器，還有一路輸出序列信號給衛(wèi)星數(shù)字解調(diào)器中的下一部件工作；其中，誤差產(chǎn)生器將實際輸出與判定后的理想輸出進(jìn)行比較e(n)＝eR(n)+jeI(n)＝y(tǒng)(n)-d(n)＝y(tǒng)R(n)-dR(n)+j{yI(n)-dI(n)}；4)濾波器系數(shù)迭代器接收到輸入信號x(n)、誤差產(chǎn)生器輸出信號e(n)和判決器輸出信號d(n)，通過濾波器系數(shù)迭代器中的加法單元、查找表單元、移位單元、取符號單元按以下方式進(jìn)行系數(shù)迭代:wRk(n+1)＝wRk(n)-μ{cR(n)·sign(eR(n))sign(xR(n-k))+cI(n)·sign(eI(n))sign(xI(n-k))}wIk(n+1)＝wIk(n)+μ{cR(n)·sign(eR(n))sign(xI(n-k))-cI(n)·sign(eI(n))sign(xR(n-k))}其中cR(n)＝(dR(n))2、cI(n)＝(dI(n))2，μ為步進(jìn)常數(shù)，sign函數(shù)是取符號函數(shù)，通過取符號單元對sign函數(shù)進(jìn)行運算，cR(n)和cI(n)是平方運算，采用查找表單元中的查找表查找出結(jié)果，而步進(jìn)常數(shù)μ取2的冪次，通過移位單元進(jìn)行移位實現(xiàn)上述公式中關(guān)于μ與復(fù)數(shù)乘法的運算，最后，通過加法單元將其相加得到濾波器系數(shù)的實部和虛部，將迭代的系數(shù)wk(n+1)＝wRk(n+1)+jwIk(n+1)反饋到可變系數(shù)濾波器中進(jìn)行循環(huán)迭代。
2 )可變系數(shù)濾波器輸出的復(fù)數(shù)序列信號=+一路進(jìn)入誤差產(chǎn) 生器，另一路進(jìn)入判決器；在判決器中根據(jù)輸入信號的調(diào)制方式，利用其理想 的星座圖，再根據(jù)輸入信號的正交幅度，判定輸入的；^7)與星座圖中的哪個星 座點最為4妻近，*命出此星座點的正交幅度《打)+ j必(")；
3 )判決器輸出的正交幅度^(") = + ^//(")—路進(jìn)入誤差產(chǎn)生器， 一路進(jìn) 入濾波器系數(shù)迭代器，還有一路輸出序列信號給衛(wèi)星數(shù)字解調(diào)器中的下一部件 工作；其中，誤差產(chǎn)生器將實際輸出與判定后的理想輸出進(jìn)行比較<formula>formula see original document page 2</formula>4)濾波器系數(shù)迭代器接收到輸入信號x(")、誤差產(chǎn)生器輸出信號e(")和判 決器輸出信號《")，通過濾波器系數(shù)迭代器中的加法單元、查找表單元、移位 單元、取符號單元按以下方式進(jìn)行系數(shù)迭代、《(《 +1)=沐A - /i(cW(zi). w'gw(ei ('力),"g"(:ri ( i - c/("). '".gR(e/0))鄉(xiāng)i(x/(" - fc)》 + 1) = (") + /i(c7 ("). w.g〃(ei ("))5/g/7(x/(i — — c/(/7). ^S7'g"(e/(")〉H'gw(xi (" — 其中ci (") = (M("))2 、 c/(") = (d/("))2 , 〃為步進(jìn)常數(shù)，W'g"函數(shù)是耳又符號函數(shù)， 通過取符號單元對Wg"函數(shù)進(jìn)行運算，ci (")和c/0)是平方運算，采用查找表單 元中的查找表查找出結(jié)果，而步進(jìn)常數(shù)p取2的冪次，通過移位單元進(jìn)行移位 實現(xiàn)上述公式中關(guān)于p與復(fù)數(shù)乘法的運算，最后，通過加法單元將其相加得到 濾波器系數(shù)的實部和虛部，將迭代的系數(shù)M、 (" +1) = M《("+1) + X (" +1)反饋到可 變系數(shù)濾波器中進(jìn)行循環(huán)迭代。2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星解調(diào)器中的盲均衡方法，其特征在于 所述步驟2 )中的判決器利用平面分割法來進(jìn)行區(qū)間的判定后輸出與輸入信號 最為4妄近的星座點的正交幅度d(") = + ./d/(")。3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星解調(diào)器中的盲均衡方法，其特征在于 所述的步驟1 )中的可變系數(shù)濾波器為A^16階橫向結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星解調(diào)器中的盲均衡方法，其特征在于 所述衛(wèi)星解調(diào)器接收的信號是高速、高階的信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星解調(diào)器中的盲均衡方法，該方法是對現(xiàn)有的最小均方的一種改進(jìn)，本發(fā)明的算法如下wR_k(n+1)＝wR_k(n)-μ{cR(n)·sign(eR(n))sign(xR(n-k))+cI(n)·sign(eI(n))sign(xI(n-k))}，wI_k(n+1)＝wI_k(n)+μ{cR(n)·sign(eR(n))sign(xI(n-k))-cI(n)·sign(eI(n))sign(xR(n-k))}；其中cR(n)＝(dR(n))²、cI(n)＝(dI(n))²，μ為步進(jìn)常數(shù)，sign函數(shù)是取符號函數(shù)，采用本發(fā)明的盲均衡方法后，可簡化現(xiàn)有盲均衡設(shè)備硬件規(guī)模，省略了乘法器，并減少了運算量，大大提高了運算功能，使得對于信號輸入能實時正確地恢復(fù)發(fā)送序列。
文檔編號H04L25/03GK101383792SQ200810216639
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者李黎明 申請人:深圳市統(tǒng)先科技股份有限公司