CN103685102B - 一种宽带信号的时域均衡实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种宽带信号的时域均衡实现方法，本发明基于内插环路实现位同步的方法，在位同步环节中对信号进行时域均衡处理。根据LMS（least mean square最小均方差）算法的衍生均衡算法，在位同步判决前进行均衡处理，并可适用于宽带信号的接收，并以DD（Direct Decision直接判决）算法为基础，在改进了的结构中，提出了一种修正的滤波器系数的计算方法。本发明是为了消除高速数据接收时产生码间串扰的问题，本发明通过大量仿真实验和实际测试结果表明，本发明可使数据速率达到较好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于空间通信的宽带信号时域均衡实现方法，属于空间无限通信领域。
背景技术
在数字通信系统中，多径传播和信道的有限带宽都会形成码间干扰(ISI)。高的传输速率又导致了码间干扰的进一步加剧。为了减小误码率、提高通信质量，需要使用一定的均衡技术以补偿信道失真，消除码间干扰。目前，有几种类型的均衡技术。一种是基于最大似然(ML)序列检测准则，从错误概率的观点来看，这是最佳的。第二种均衡方法是基于使用一种系数可调的线性滤波器。第三种均衡方法是利用己检测的符号来抑制当前被检测符号中的ISI，这种方法称为判决反馈均衡。为了能跟踪动态的信道，出现了自适应均衡理论。
当数据速率较高时，信号的带宽也随之不断变宽。由于信道的非线性特性，诸如下变频、载波跟踪等部分存在一定的非线性特性。这些因素都会引起信号的码间串扰(ISI)，从而使接收数据产生误码。为了进一步降低误码率提高信号合成的质量，本方法在码元同步后引入自适应均衡技术[28][29]。均衡器的种类很多，但按研究的角度和领域，可分为频域均衡器和时域均衡器两大类。频域均衡器是从校正系统的频率特性出发，利用一个可调滤波器的频率特性去补偿信道或系统的频率特性，使包括可调滤波器在内的基带系统的总特性接近接近无失真传输条件；时域均衡器用来直接校正已失真的响应波形，使包括可调滤波器在内的整个系统的冲击响应满足无码间串扰条件。
频域均衡在信道特性不变，且在传输低速数据时是适用的。而时域均衡 可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，故在数字传输系统中，尤其是高速数据传输中得以广泛应用。因此本文重点研究时域均衡技术。
发明内容
本发明的技术解决问题是：提供了一种用于空间通信宽带信号的时域均衡实现方法，简化了滤波器系数运算的复杂度，且提高了运算速度。
本发明的技术解决方案是：
一种宽带信号的时域均衡实现方法包括步骤如下：
(1)对接收到的信号进行载波同步处理，利用载波同步模块对接收到信号A进行处理后(采用常用的科斯塔斯环法)得到基带信号B；
(2)利用拉格朗日插值法对步骤(1)中得到的基带信号B进行内插环路处理得到信号C，信号C分为两路，其中一路送给过零检测模块进入步骤(3)，另一路送给自适应均衡处理进入步骤(4)；
(3)对步骤(2)中得到信号C的两个过零点进行检测并利用Gardner算法计算获得定时误差，然后对定时误差信号进行低通滤波，对低通滤波后的信号定时误差进行重采样，用重采样得到的信号对数控振荡器进行控制得到数控振荡器输出的时钟信号D并进入步骤(5)；
(4)对步骤(2)中得到的信号C进行时域均衡处理，对时域均衡处理处理后的信号进行插值滤波得到信号E；所述的时域均衡处理方法如下：
(a)将信号C分为两路，其中一路送入N阶横向滤波器进入步骤(b)，另一路送入LMS算法模块进入步骤(c)；
(b)信号C经过N阶滤波器滤波处理后分为两路，一路进行判决后进行插值滤波；另一路与经过判决后的信号进行误差运算及修正得到ek[n]，并将ek[n]送入LMS模块进行处理；
(c)利用步骤(b)中LMS模块处理后的结果进行N阶滤波器的系数修正；
(5)利用步骤(3)中的时钟信号D对步骤(4)中的信号E进行采样得到信号F；
(6)根据设置好的阈值对步骤(5)输出的信号F后进行判决输出，得到信号G；
(7)根据不同的编码方式对步骤(6)中得到信号G进行相应的译码。
所述步骤(4)中的N阶滤波器修正方法如下：
(1)根据选择的滤波器的阶数，确定滤波器系数的个数N，并设置滤波器系数的初始值是f[0]＝[0,…,0,1,0,…0]T；
(2)根据步骤(1)中设置的初值,计算y[n]＝fT[n]x[n]，其中n＝1、2、3…；
(3)对输出的y[n]进行判决后，得到d[n]，并作为参考信号；
(4)根据得到的参考信号计算误差函数e[n]＝d[n]-y[n]；
(5)对步骤(4)中的结果进行修正，其中令ln＝50，q＝0.0001，g＝2；
(6)将ek[n]送入LMS模块进行处理得到新的滤波器系数；
(7)根据步骤(5)计算结果，更新滤波器系数f[n+1]＝f[n]+μek[n]x[n]，其中取然后返回步骤(2)进行动态更新。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明提出了在位同步判决前进行均衡的算法，并可适用于宽带信号的接收，提高了时域均衡的精度，提高了接收信号的速率，扩大了信号的带宽。
(2)本发明提出了一种修正的滤波器系数的计算方法，它采用均衡后的信号的判决作为参考信号，会引入一定的误差，本方法对其得到误差信号进行合理的修正，以便得出更优的均衡效果。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本方法采用的均衡处理流程图；
图3为在位同步实现过程中进行时域均衡处理的原理图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
如图1所示，一种宽带信号的时域均衡实现方法包括步骤如下：
(1)对接收到的信号进行载波同步处理，如图2所示利用载波同步模块对接收到信号A进行处理后(载波同步模块采用常用的科斯塔斯环法实现)得到基带信号B；
(2)利用拉格朗日插值法对步骤(1)中得到的基带信号B进行内插环路处理得到信号C，信号C分为两路，其中一路送给过零检测模块进入步骤(3)，另一路送给自适应均衡处理进入步骤(4)；
(3)对步骤(2)中得到信号C的两个过零点进行检测并利用Gardner算法计算获得定时误差，然后对定时误差信号进行低通滤波，对低通滤波后的信号定时误差进行重采样，用重采样得到的信号对数控振荡器进行控制得到数控振荡器输出的时钟信号D并进入步骤(5)；
(4)对步骤(2)中得到的信号C进行时域均衡处理，对时域均衡处理处理后的信号进行插值滤波得到信号E；所述的时域均衡处理方法如下：
(a)将信号C分为两路，其中一路送入N阶横向滤波器进入步骤(b)，另一路送入LMS算法模块进入步骤(c)；
(b)信号C经过N阶滤波器滤波处理后分为两路，一路进行判决后进行插值滤波；另一路与经过判决后的信号进行误差运算及修正得到ek[n]，并将ek[n]送入LMS模块进行处理；
(c)利用步骤(b)中LMS模块处理后的结果进行N阶滤波器的系数修正；
(5)利用步骤(3)中的时钟信号D对步骤(4)中的信号E进行采样得到信号F；
(6)根据设置好的阈值对步骤(5)输出的信号F后进行判决输出，得到信号G；
(7)根据不同的编码方式对步骤(6)中得到信号G进行相应的译码。
如图3所示，步骤(4)中的N阶滤波器修正方法如下：
(1)根据选择的滤波器的阶数，确定滤波器系数的个数N，并设置滤波器系数的初始值是f[0]＝[0,…,0,1,0,…0]T；
(2)根据步骤(1)中设置的初值,计算y[n]＝fT[n]x[n]，其中n＝1、2、3…；
(3)对输出的y[n]进行判决后，得到d[n]，并作为参考信号；
(4)根据得到的参考信号计算误差函数e[n]＝d[n]-y[n]；
(5)对步骤(4)中的结果进行修正，其中令ln＝50，q＝0.0001，g＝2；
(6)将ek[n]送入LMS模块进行处理得到新的滤波器系数；
(7)根据步骤(5)计算结果，更新滤波器系数f[n+1]＝f[n]+μek[n]x[n]，其中取然后返回步骤(2)进行动态更新。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。
Claims (1)
1.一种宽带信号的时域均衡实现方法，其特征在于步骤如下：
(1)对接收到的信号进行载波同步处理，利用载波同步模块对接收到信号A进行处理后得到基带信号B；
(2)利用拉格朗日插值法对步骤(1)中得到的基带信号B进行内插处理得到信号C，信号C分为两路，其中一路送给过零检测模块进入步骤(3)，另一路送给自适应均衡处理进入步骤(4)；
(3)对步骤(2)中得到信号C的两个过零点进行检测并利用Gardner算法计算获得定时误差，然后对定时误差信号进行低通滤波，对低通滤波后的信号定时误差进行重采样，用重采样得到的信号对数控振荡器进行控制得到数控振荡器输出的时钟信号D并进入步骤(5)；
(4)对步骤(2)中得到的信号C进行时域均衡处理，对时域均衡处理处理后的信号进行插值滤波得到信号E；所述的时域均衡处理方法如下：
(a)将信号C分为两路，其中一路送入N阶横向滤波器进入步骤(b)，另一路送入LMS算法模块进入步骤(c)；
(b)信号C经过N阶滤波器滤波处理后分为两路，一路进行判决后进行插值滤波；另一路与经过判决后的信号进行误差运算及修正得到ek[n]，并将ek[n]送入LMS模块进行处理；
(c)利用步骤(b)中LMS模块处理后的结果进行N阶滤波器的系数修正；N阶滤波器系数修正方法如下：
(c1)根据选择的滤波器的阶数，确定滤波器系数的个数N，并设置滤波器系数的初始值是f[0]＝[0,…,0,1,0,…0]T；
(c2)根据步骤(c1)中设置的初值,计算y[n]＝fT[n]x[n]，其中n＝1、2、3…；
(c3)对输出的y[n]进行判决后，得到d[n]，并作为参考信号；
(c4)根据得到的参考信号计算误差函数e[n]＝d[n]-y[n]；
(c5)对步骤(c4)中的结果进行修正，其中令ln＝50，q＝0.0001，g＝2；
(c6)将ek[n]送入LMS模块进行处理得到新的滤波器系数；
(c7)根据步骤(c5)计算结果，更新滤波器系数f[n+1]＝f[n]+μek[n]x[n]，其中取然后返回步骤(c2)进行动态更新。
(5)利用步骤(3)中的时钟信号D对步骤(4)中的信号E进行采样得到信号F；
(6)根据设置好的阈值对步骤(5)输出的信号F后进行判决输出，得到信号G；
(7)根据不同的编码方式对步骤(6)中得到信号G进行相应的译码。
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- 2013-11-18 CN CN201310577160.8A patent/CN103685102B/zh active Active
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| Interpolation in Digital Modems－Part I：Fundamentals;Floyd M.;《IEEE TRANSACTION ON COMMUNICATIONS》;19930331;第41卷(第3期);501-507 * |
| 一种用于空间分集信号合成的时差消除方法;高超垒;《计算机技术与发展》;20130531;第23卷(第5期);14-21 * |
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