CN105245478A - 一种基于qam调制方式的自适应均衡算法 - Google Patents

一种基于qam调制方式的自适应均衡算法 Download PDF

Info

Publication number
CN105245478A
CN105245478A CN201510662127.4A CN201510662127A CN105245478A CN 105245478 A CN105245478 A CN 105245478A CN 201510662127 A CN201510662127 A CN 201510662127A CN 105245478 A CN105245478 A CN 105245478A
Authority
CN
China
Prior art keywords
training sequence
signal
equalization algorithm
step length
calculation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510662127.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105245478B (zh
Inventor
舒勇
王博
李美丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHENGDU TIGER MICROELECTRONICS INSTITUTE Co Ltd
Original Assignee
CHENGDU TIGER MICROELECTRONICS INSTITUTE Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHENGDU TIGER MICROELECTRONICS INSTITUTE Co Ltd filed Critical CHENGDU TIGER MICROELECTRONICS INSTITUTE Co Ltd
Priority to CN201510662127.4A priority Critical patent/CN105245478B/zh
Publication of CN105245478A publication Critical patent/CN105245478A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105245478B publication Critical patent/CN105245478B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03012—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain
    • H04L25/03019—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
    • H04L25/03184—Details concerning the metric
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/362—Modulation using more than one carrier, e.g. with quadrature carriers, separately amplitude modulated
    • H04L27/364—Arrangements for overcoming imperfections in the modulator, e.g. quadrature error or unbalanced I and Q levels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，它包括如下子步骤：S1：数据发送端发送包含训练序列的信号；S2：帧同步模块确定一帧数据开始位置和训练序列位置；S3：信道估计模块根据训练序列计算IIR滤波器系数，A．训练序列计算未完成，IIR滤波器对训练序列信号进行滤波，降低信号相关性，LMS均衡算法采用较大迭代步长对训练序列信号进行均衡计算；B．训练序列计算完成，IIR滤波器使用确定的系数对信号进行滤波，降低信号相关性，LMS均衡算法采用较小迭代步长对信号进行均衡计算。使得均衡器算法在QAM调制下有较小计算复杂度和良好的均衡效果，满足实际工程应用的需要。

Description

一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法
技术领域
本发明涉及无线通信基带信号解调技术，特别是对抗多径的均衡技术，特别是一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法。
背景技术
随着现代通信的发展，数据通信业务剧增，需要在有限的频带上传输更大容量的数字信息。正交幅度调制(QAM)是一种高频带利用率的调制技术，调制信号的幅度和相位都携带有数据信息，因此该调制技术得到了日益广泛的应用。
然而，通信介质传输的信息符号总会由于信道非理想特性而产生幅度、相位失真以及符号串扰，同时受到加性噪声的干扰，主要表现为多径衰落和多普勒衰落，而均衡技术可以尽可能减少多径衰落的影响，最大限度的提高通信系统的性能。
由于信道是时变的，均衡通常采用自适应技术跟踪信道的变化，在各种自适应算法中，现有算法各有优缺点，LMS算法复杂度较低，但其收敛速度慢；RLS最大的缺点是运算量大，需要求逆矩阵；CMA不需要发送端发送训练序列，对发送信号相位不敏感，但算法剩余误差较大；MLSE算法性能最佳，但结构复杂，运算量大，不适合在高阶QAM调制方式下应用。本专利针对LMS算法进行改进，在不明显增加计算复杂度条件下，加快其收敛速度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，使均衡器算法在QAM调制下有较小计算复杂度和良好的均衡效果，满足实际工程应用的需要。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，它包括如下子步骤：
S1：数据发送端发送包含训练序列的信号；
S2：帧同步模块确定一帧数据开始位置和训练序列位置；
S3：信道估计模块根据训练序列计算IIR滤波器系数，
A.训练期间，IIR滤波器对接收信号进行滤波，降低信号相关性，LMS均衡算法采用较大迭代步长对接收信号进行均衡计算；
B.训练完成，IIR滤波器对接收信号进行滤波，降低信号相关性，LMS均衡算法采用较小迭代步长对接收信号进行均衡计算。
该算法使用的LMS均衡器采用可变抽头滤波器，随着时间推移，抽头系数不断变化，最后趋近于最优值。
所述的训练序列为M进制伪随机码。
所述的较大迭代步长为0.003，较小迭代步长为0.0001875。
所述的LMS均衡算法以最小均方误差为目标函数，控制均衡器系数变化，其系数公式为：
W(k)＝W(k-1)+μ(k)e*(k)X(k)
其中W(k)为第k次得到的滤波器系数；W(k-1)为第k-1次得到的滤波器系数；μ(k)为迭代步长；e*(k)为第k次计算误差的共轭；X(k)为输入信号。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于QAM调制方式的自适应均衡器，该均衡器计算复杂度低，收敛速度快，能适应从QPSK到256QAM各种调制方式，并有良好的均衡效果，改善接收信号的失真程度，使畸变的信号接近规则的调制信号，克服符号间干扰，降低误码率，改善通信系统的可靠性。
附图说明
图1为均衡算法流程图；
图2为自适应滤波器一般结构图；
图3为IIR滤波器结构图；
图4为均衡前星座信号示意图；
图5为均衡后星座信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，它包括如下子步骤：
S1：数据发送端发送包含训练序列的信号；
S2：帧同步模块确定一帧数据开始位置和训练序列位置；
S3：信道估计模块根据训练序列计算IIR滤波器系数，
A.训练期间，IIR滤波器对接收信号进行滤波，降低信号相关性，LMS均衡算法采用较大迭代步长对接收信号进行均衡计算；
B.训练完成，IIR滤波器对接收信号进行滤波，降低信号相关性，LMS均衡算法采用较小迭代步长对接收信号进行均衡计算。
该算法使用的LMS均衡器采用可变抽头滤波器，随着时间推移，抽头系数不断变化，最后趋近于最优值。
所述的训练序列为M进制伪随机码。
所述的较大迭代步长为0.003，较小迭代步长为0.0001875。
所述的LMS均衡算法以最小均方误差为目标函数，控制均衡器系数变化，其系数公式为：
W(k)＝W(k-1)+μ(k)e*(k)X(k)
其中W(k)为第k次得到的滤波器系数；W(k-1)为第k-1次得到的滤波器系数；μ(k)为迭代步长；e*(k)为第k次计算误差的共轭；X(k)为输入信号。
由于实际信道特性的时变性，要求信道均衡器必须跟踪信道响应的时变性，不断更新均衡器的抽头系数，这种能跟随信道变化的均衡器称为自适应均衡器。自适应均衡器也采用滤波器实现，只是滤波器系数处在不断变化中。自适应滤波器一般结构如图2所示。
LMS算法收敛速度是指对于恒定输入，当迭代算法的迭代结果已经充分接近最优解时，即已经收敛时，算法所需的迭代次数。一般来说快速的收敛算法可以快速地适应稳定的环境。算法的收敛速度主要是由两个参数来决定：步长μ(k)和特征值分散。步长μ(k)是均衡器系数公式中μ(k)，为了降低算法复杂度，μ(k)通常设定为常数；而特征值分散反映了信号通过信道后的接收信号的相关程度。接收信号的相关程度越弱，特征值越集中，算法收敛速度越快。
为消除接收信号相关性，在均衡器前插入一IIR滤波器，该滤波器为信道滤波器的逆滤波器，滤波器结构如图3所示。
其中为b0,-b1……,-b(L-1)滤波器系数，与信道冲击响应有关，b0＝(h(0))-1，b1＝h(1),b2＝h(2)……,b(L-1)＝h(L-1),由于信道是时变的，可能使IIR滤波器不稳定，故在IIR反馈结构中加入判决模块，其作用是限制反馈信号的幅度值，因为该滤波器是信道的逆滤波器，不考虑噪声影响其输出应为QAM星座图上的点，判决模块输出就是与输入最近的星座点，经过滤波器后信号相关性很弱，再输入到均衡器中处理。
均衡器采用LMS算法，为提高算法收敛速度，在发送数据之前增加了训练序列，并使用较大步长，训练序列结束时，均衡器系数接近最优值，改用较小步长。
使用MATLAB/SIMULINK仿真信号星座图，调制方式：256QAM，信道冲击响应：[1000.60.5]，SNR：40dB。由图4和图5可已看出均衡前信号星座杂乱无章，根本无法完成解调，均衡后信号星座清晰可辨，能顺利完成解调，仿真也表明此时误符号率为0。
该算法计算复杂度低，收敛速度快，能适应从QPSK到256QAM各种调制方式，并有良好的均衡效果。

Claims (5)

1.一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，其特征在于：它包括如下子步骤：
S1：数据发送端发送包含训练序列的信号；
S2：帧同步模块确定一帧数据开始位置和训练序列位置；
S3：信道估计模块根据训练序列计算IIR滤波器系数，
A.训练期间，IIR滤波器对接收信号进行滤波，降低信号相关性，LMS均衡算法采用较大迭代步长对接收信号进行均衡计算；
B.训练完成，IIR滤波器对接收信号进行滤波，降低信号相关性，LMS均衡算法采用较小迭代步长对接收信号进行均衡计算。
2.根据权利要求1所述的一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，其特征在于：该算法使用的LMS均衡器采用可变抽头滤波器，随着时间推移，抽头系数不断变化，最后趋近于最优值。
3.根据权利要求1所述的一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，其特征在于：所述的训练序列为M进制伪随机码。
4.根据权利要求1所述的一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，其特征在于：所述的较大迭代步长为0.003，较小迭代步长为0.0001875。
5.根据权利要求2所述的一种基于QAM调制方式的自适应均衡算法，其特征在于：所述的LMS均衡算法以最小均方误差为目标函数，控制均衡器系数变化，其系数公式为：
W(k)＝W(k-1)+μ(k)e*(k)X(k)
其中W(k)为第k次得到的滤波器系数；W(k-1)为第k-1次得到的滤波器系数；μ(k)为迭代步长；e*(k)为第k次计算误差的共轭；X(k)为输入信号。
CN201510662127.4A 2015-10-14 2015-10-14 一种基于qam调制方式的自适应均衡算法 Active CN105245478B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510662127.4A CN105245478B (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种基于qam调制方式的自适应均衡算法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510662127.4A CN105245478B (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种基于qam调制方式的自适应均衡算法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105245478A true CN105245478A (zh) 2016-01-13
CN105245478B CN105245478B (zh) 2018-07-17

Family

ID=55042982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510662127.4A Active CN105245478B (zh) 2015-10-14 2015-10-14 一种基于qam调制方式的自适应均衡算法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105245478B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105577312A (zh) * 2016-01-19 2016-05-11 云南磊奥明科技有限公司 数据帧同步方法及装置
CN107104732A (zh) * 2017-04-17 2017-08-29 南京邮电大学 室内可见光通信系统接收端的均衡器的权向量初始化方法
CN109661798A (zh) * 2016-09-12 2019-04-19 法国大陆汽车公司 调幅无线电信号的自适应滤波方法
CN111147409A (zh) * 2019-12-27 2020-05-12 东方红卫星移动通信有限公司 一种低轨卫星信道自适应均衡方法
CN113872568A (zh) * 2021-12-02 2021-12-31 南京沁恒微电子股份有限公司 一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法及其系统
CN114026800A (zh) * 2019-06-21 2022-02-08 Ntt电子股份有限公司 自适应均衡器、自适应均衡方法和光通信系统
WO2022247380A1 (zh) * 2021-05-25 2022-12-01 华为技术有限公司 一种信号发送方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050047802A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-03 Harris Corporation Post-detection, fiber optic dispersion compensation using adjustable infinite impulse response filter employing trained or decision-directed adaptation
CN101001221A (zh) * 2006-01-09 2007-07-18 电子科技大学中山学院 一种训练序列资助的高度自适应的参数估计方法
CN102916916A (zh) * 2012-10-23 2013-02-06 华南理工大学 基于最小误码率准则的自适应信道均衡器及其实现方法
CN103178846A (zh) * 2013-03-29 2013-06-26 华南理工大学 一种用于adc校准的lms算法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050047802A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-03 Harris Corporation Post-detection, fiber optic dispersion compensation using adjustable infinite impulse response filter employing trained or decision-directed adaptation
CN101001221A (zh) * 2006-01-09 2007-07-18 电子科技大学中山学院 一种训练序列资助的高度自适应的参数估计方法
CN102916916A (zh) * 2012-10-23 2013-02-06 华南理工大学 基于最小误码率准则的自适应信道均衡器及其实现方法
CN103178846A (zh) * 2013-03-29 2013-06-26 华南理工大学 一种用于adc校准的lms算法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105577312A (zh) * 2016-01-19 2016-05-11 云南磊奥明科技有限公司 数据帧同步方法及装置
CN105577312B (zh) * 2016-01-19 2018-04-13 云南磊奥明科技有限公司 数据帧同步方法及装置
CN109661798A (zh) * 2016-09-12 2019-04-19 法国大陆汽车公司 调幅无线电信号的自适应滤波方法
CN109661798B (zh) * 2016-09-12 2021-08-20 法国大陆汽车公司 调幅无线电信号的自适应滤波方法以及相关无线电接收器和机动车辆
CN107104732A (zh) * 2017-04-17 2017-08-29 南京邮电大学 室内可见光通信系统接收端的均衡器的权向量初始化方法
CN107104732B (zh) * 2017-04-17 2019-06-07 南京邮电大学 室内可见光通信系统接收端的均衡器的权向量初始化方法
CN114026800A (zh) * 2019-06-21 2022-02-08 Ntt电子股份有限公司 自适应均衡器、自适应均衡方法和光通信系统
CN114026800B (zh) * 2019-06-21 2024-02-06 Ntt 创新器件有限公司 自适应均衡器、自适应均衡方法和光通信系统
CN111147409A (zh) * 2019-12-27 2020-05-12 东方红卫星移动通信有限公司 一种低轨卫星信道自适应均衡方法
CN111147409B (zh) * 2019-12-27 2022-06-10 东方红卫星移动通信有限公司 一种低轨卫星信道自适应均衡方法
WO2022247380A1 (zh) * 2021-05-25 2022-12-01 华为技术有限公司 一种信号发送方法、装置、电子设备及存储介质
CN113872568A (zh) * 2021-12-02 2021-12-31 南京沁恒微电子股份有限公司 一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法及其系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105245478B (zh) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105245478A (zh) 一种基于qam调制方式的自适应均衡算法
CN101567863B (zh) 浅海水声通信系统的间接自适应均衡方法
CN1879333B (zh) 宽带无线接入系统的上行突发均衡方法
CN108712353B (zh) 软迭代信道估计方法
CN101478510B (zh) 一种自适应均衡器及使用该均衡器的接收机系统
CN102664841B (zh) Sc-fde系统低复杂度rls自适应信道估计的方法
CN104468055A (zh) 宽带无线全双工mimo通信系统回波自干扰自适应抑制方法
CN108156101B (zh) 一种mimo-scfde系统联合迭代信道估计与迭代均衡方法
CN101309241B (zh) 全通均衡的时间反演超宽带无线通信方法及系统
CN105306396A (zh) 一种无线宽带通信信道迭代均衡的优化方法
CN107181704B (zh) 一种低复杂度的加权ls软迭代移动信道估计方法
CN105721361A (zh) 一种基于ls算法结合频域fir滤波的ofdm信道估计新方法
CN101867553B (zh) 一种利用时域预编码器的lte系统及预编码方法
CN101309242A (zh) 全通均衡的时间反演超宽带无线通信系统
Li et al. Optimal training for residual self-interference for full-duplex one-way relays
CN102790746B (zh) Ofdm系统的信道估计方法
CN109088836B (zh) 单载波频域均衡soqpsk-tg信号的数据块构造方法
CN101895505A (zh) 信道估计方法和装置
Mohamed et al. Adaptive channel estimation for MIMO-constant envelope modulation
CN103414667B (zh) 一种基于二维离散导频的ofdm自适应信道估计方法
CN108521311B (zh) 一种基于格雷序列的信噪比估计方法
Gu et al. A new blind-equalization algorithm for an FIR SIMO system driven by MPSK signal
CN101001223A (zh) 提高无线移动通信中信道估计精度的盲方法
CN101001221A (zh) 一种训练序列资助的高度自适应的参数估计方法
Barhumi et al. Time-domain channel shortening and equalization of OFDM over doubly-selective channels

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant