CN108390839A - 一种基于不动点的非线性信道均衡方法 - Google Patents

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陈黎明
赵春明
姜明
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Abstract

本发明提出了一种基于不动点的非线性信道均衡方法，包括如下步骤：首先在接收端进行信道估计，得到非线性信道模型的参数。其次进行预均衡，针对线性项采用迫零均衡准则进行均衡，得到粗略的均衡信号。之后采用基于不动点方法的逐次逼近法，不断迭代，最终得到均衡后的信号。本发明相对线性均衡对性能改善明显，并且迭代较少次数即可得到最终信号，复杂度较低。

Description

一种基于不动点的非线性信道均衡方法
技术领域
本发明涉及毫米波通信技术领域，具体涉及毫米波通信系统中当信道为非线性时的一种接收端基于不动点的均衡方法，属于一种基于不动点的非线性信道均衡方法。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展和日益成熟，无线通信技术的各类产品逐渐在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。然而，随着多媒体通信和互联网的飞速发展，频谱拥挤、频段带宽小的问题越来越突出。由于目前使用的低频段频谱资源日趋紧张，几乎被完全占用，人们开始关注高频段的频谱资源。毫米波通信系统由于波长短、频率高、可用带宽大的特点，能够满足高速率的要求，因此受到了极大的关注。
由于毫米波通信系统工作在超高频段，需要大的发射功率来满足信号覆盖的要求，
因此功率放大器在其中扮演了重要的角色。为了保证得到足够大的输出功率，要求功率放大器工作在饱和区域附近，这就不可避免的对信号造成非线性失真，使得信号产生严重畸变，大大降低通信的可靠性。当前毫米波系统中解决非线性失真主要是在发送端采用功率回退、预失真等补偿技术，在接收端对非线性失真后的信号进行均衡的方法还很少有人涉及。然而，有时候发送端不方便进行补偿，或者由于其他原因在接收端依然有非线性的影响时，接收端非线性均衡就显得十分重要。
针对以上的问题，本发明提出了一种基于不动点的非线性信道均衡方法，相比于补偿技术，该均衡方法工作在接收端，能够对非线性失真后的信号进行均衡，获得良好的性能。
发明内容
为了解决接收端信号受非线性影响的问题，本发明提供一种基于不动点的非线性信道均衡方法，相比于补偿技术，该均衡方法工作在接收端，能够对非线性失真后的信号进行均衡，获得良好的性能，为达此目的，本发明提供一种基于不动点的非线性信道均衡方法，方法步骤如下：
1)首先根据采用的非线性信道的模型，估计信道模型的参数；
2)将估计出的模型参数按照阶数的升序排列，得到各阶的信道参数；
3)针对一阶项进行预均衡，得到粗略的均衡后的信号；
4)针对其余的高阶非线性项，基于不动点方法进行第一次迭代；
5)考虑迭代后的信号是否达到性能要求或达到最大迭代次数，若是则退出迭代，否则继续按照不动点法进行下一次迭代，直到满足上述要求。
本发明的进一步改进，所述的步骤(1)中，根据采用的非线性信道模型Hammerstein模型，对已知的信道测量序列进行相应的矩阵变换，应用最小二乘法得到信道参数。
本发明的进一步改进，所述的步骤(2)中，对非线性信道参数的排列顺序做了要求，使得非线性的作用通过矩阵乘法来实现。
本发明的进一步改进，所述的步骤(3)中，首先针对非线性项中的一阶项进行基于迫零准则的预均衡，得到初步的均衡信号。
本发明的进一步改进，所述的步骤(5)中，迭代方法采用的是基于不动点方程中的逐次逼近法，直到性能达到要求或迭代次数达到最大时，得到的即为最终的均衡后的信号。
本发明公开了一种基于不动点的非线性信道均衡方法，可以在接收端对经过非线性信道影响的信号进行均衡，与接收端线性均衡的方法相比，性能改善明显，一般情况下经过很少的迭代次数即可收敛，算法复杂度较低。
附图说明
图1为本发明用到的Hammerstein非线性信道模型；
图2为本发明系统框图；
图3为本发明的j次迭代均衡器模型。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种基于不动点的非线性信道均衡方法，相比于补偿技术，该均衡方法工作在接收端，能够对非线性失真后的信号进行均衡，获得良好的性能。
下面结合记忆长度为2、只含有1阶和3阶的非线性系统下的不动点均衡方法实施实例描述本发明，其中Hammerstein非线性信道模型如图1所示，系统框图如图2所示，本发明的j次迭代均衡器模型如图3；
具体步骤为：
第一步：估计非线性信道参数。在非线性阶数为3，记忆长度为2时，估计Hammerstein模型下非线性参数F。
1)定义矩阵X＝[xn,xn 3,xn-1,xn-1 3,xn-2,xn-2 3]，其中xn为已知的信道测量序列。
2)由最小二乘法求解其中Z为训练序列xn经过非线性信道后在接收端收到的序列，由(1)、(2)求得的θ的形式为θ＝[h1a1,h1a3,h2a1,h2a3,h3a1,h3a3]。
第二步：进行基于不动点方法的均衡。将第一步求得的参数按照阶数排列，得到F＝F1+F3，其中F1＝[h1a1,h2a1,h3a1]表示1阶非线性核系数，F3＝[h1a3,h2a3,h3a3]表示3阶非线性核系数。
1)根据迫零准则求1阶非线性核的逆F1 -1，假设收到的信号为yn，定义矩阵Y＝[yn,yn-1,yn-2,…yn-k]其中yn-k为接收信号的延迟项，k为线性逆F1-1的长度。计算得到对1阶线性项预均衡后的信号，其中表示卷积运算。
2)进行第一次迭代。定义矩阵Y3＝[yn 3,yn-1 3,yn-2 3]，其中yn-i 3为接收信号延迟项的三次方项，计算其中为卷积运算，*为矩阵乘法运算。
3)进行第二次迭代。定义矩阵Y1 3＝[x1 3,x1(n-1) 3,x1(n-1) 3]，其中x1(n-i) 3为上次迭代得到的x1的延迟项的三次方项，计算
4)进行两次迭代后，性能已经达到要求，迭代终止，最终均衡后的信号为x2。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于不动点的非线性信道均衡方法，方法步骤如下，其特征在于：
1）首先根据采用的非线性信道的模型，估计信道模型的参数；
2）将估计出的模型参数按照阶数的升序排列，得到各阶的信道参数；
3）针对一阶项进行预均衡，得到粗略的均衡后的信号；
4）针对其余的高阶非线性项，基于不动点方法进行第一次迭代；
5）考虑迭代后的信号是否达到性能要求或达到最大迭代次数，若是则退出迭代，否则继续按照不动点法进行下一次迭代，直到满足上述要求。
2.根据权利要求1所述的一种基于不动点的非线性信道均衡方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，根据采用的非线性信道模型Hammerstein模型，对已知的信道测量序列进行相应的矩阵变换，应用最小二乘法得到信道参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于不动点的非线性信道均衡方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，对非线性信道参数的排列顺序做了要求，使得非线性的作用通过矩阵乘法来实现。
4.根据权利要求1所述的一种基于不动点的非线性信道均衡方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，首先针对非线性项中的一阶项进行基于迫零准则的预均衡，得到初步的均衡信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于不动点的非线性信道均衡方法，其特征在于，所述的步骤（5）中，迭代方法采用的是基于不动点方程中的逐次逼近法，直到性能达到要求或迭代次数达到最大时，得到的即为最终的均衡后的信号。
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US20080129379A1 (en) * 2006-12-01 2008-06-05 Gregory Clark Copeland System and method for digitally correcting a non-linear element
CN104092633A (zh) * 2014-06-25 2014-10-08 南京信息工程大学 一种非线性卫星信道的多小波反馈盲均衡方法
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