基于初始化参数传递的并行判决反馈均衡方法及装置制造方法
【专利摘要】一种多路正交调制信号的时域均衡方法，通过多个相同结构的判决反馈均衡器实现，多个判决反馈均衡器组成均衡器组，其中的判决反馈均衡器数目与多路正交调制信号的路数相同；每个判决反馈均衡器由前馈滤波器、反馈滤波器和符号检测器组成；其中的一个判决反馈均衡器接收训练序列，进行初始化参数迭代训练，当其满足模式切换条件时，将其前馈滤波器的系数传递给其余并行前馈滤波器，反馈滤波器的系数传递给其余并行反馈滤波器，使所有判决反馈均衡器快速实现初始化；然后，均衡器组由训练模式切换到判决引导模式，进入跟踪阶段；在跟踪阶段，不再依赖训练序列，采用判决引导算法对参数进行进一步迭代，直至收敛；在这个过程中，每一个判决反馈均衡器可以根据经过信道后的调制信号进行参数调整。
【专利说明】基于初始化参数传递的并行判决反馈均衡方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电通信中的自适应均衡方法，尤其涉及一种多路正交调制信号的 均衡方法。
【背景技术】
[0002] 多路信息传输方法在同一时间内利用多路相互正交的调制信号传输信息， 可有效提高通信系统的有效性。目前广泛应用的正交频分复用技术（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM)是一种典型的多路传输方法。非正弦时域正 交调制方法采用时域正交、频谱交叠的多路椭圆球面波函数（Prolate Spheroidal Wave Functions，简称PSWF)脉冲组传输信息，并利用脉冲组间的正交性解调信息，有高频谱利 用率和高功率利用率的优点(专利：王红星，赵志勇，刘锡国，毛忠阳，张磊，舒根春， 非正弦时域正交调制方法，授权号：ZL200810159238. 3)。上述两种调制方法均采用多路正 交调制信号传输信息。利用不同调制脉冲之间的正交性可有效消除脉冲间干扰，但其也较 容易受到信道非线性失真的影响。
[0003] 信道均衡是补偿信道非线性失真影响的有效手段之一。目前，自适应均衡方法能 够根据信道特性的变化调整其滤波器参数，以满足某种最佳准则的要求，是目前广泛应用 的一种均衡方法。从自适应模式上，均衡算法可以分为三种基本模式：一是基于训练的自适 应均衡算法；二是基于判决引导技术的自适应均衡算法；三是基于盲技术的自适应均衡算 法。第一种模式简单易行，但需要发送序列，信息传输效率低；第二种模式不需要训练序列， 但在信号失真较大时，会使均衡器虚假收敛到局部极小值；前两种模式通常结合使用，即 所谓半盲方法，是指先对发送训练序列进行参数初始化，待系数充分收敛后，切换到判决引 导模式；第三种模式利用信号的有限统计信息来均衡信道，不需要训练序列，但复杂度高， 补偿精度不如非盲算法。针对多路正交PSWF调制信号，目前已知的均衡方法主要有两种， 第一种方法是在已获得信道特性的前提下，通过拟合信道频谱逆特性获得均衡器频谱特性 (见文献：钟佩琳，王红星，赵志勇等，非正弦时域正交调制信号频域均衡算法分析[J].中 国电子科学研究院学报，2010，5(3): 291-296.)，再利用均衡器对接收信号进行补偿。该 方法虽然计算简便，补偿精度较高，但需要已知信道特性，且不具备信道跟踪能力，因此应 用范围受到限制。第二种方法采用并行线性均衡器组，以码元速率对每一路解调数据分别 进行均衡，并基于同一频段脉冲受到信道影响基本相同的特点，仅对某一路均衡器进行训 练，将收敛后的参数传递给其他均衡器，由此降低训练和计算复杂度(见文献：潘耀宗，孙 小东，钟佩琳，等，一种新的基于PSWF非正弦短波通信的均衡方案[J].电子与信息学报， 2012，34(12): 2862-2868.)。这种方法采用的是线性自适应均衡算法，对定时误差非常敏 感，且当信道具有频谱零点时会导致噪声的增强；此外，训练过程需持续到参数完全收敛， 所需训练序列较长，且训练完成后各均衡器无法根据信道特性的变化进行跟踪调整，上述 因素都导致该方法补偿精度有限。
[0004] 在其他通用均衡算法中，判决反馈均衡算法在没有发生差错传递的情况下，能够 很好的均衡信道而不引入噪声增益，较线性均衡算法具有更高的补偿精度。为降低训练复 杂度，判决反馈均衡方法中的训练过程可仅出现在初始化阶段，进入跟踪阶段后将采用判 决引导模式进行参数的自主迭代，这种情况下训练模式到判决引导模式的转换机制对整个 均衡器的初始化性能和复杂度起到了关键作用。目前，判决反馈均衡器大多根据瞬时误差 与门限的关系来确定何时进行转换。由于在初始阶段瞬时误差波动较大，这种机制使得均 衡器在两种模式之间进行频繁切换，此时符号判决的可靠性低，也可能最终导致跟踪阶段 整体误差升高。根据目前所掌握的文献资料，判决反馈均衡算法在多路正交调制信号均衡 中的应用还未见相关报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对线性均衡方法精度有限、传统判决反馈均衡方法对多路正交 调制信号训练复杂度大的问题，提供一种低复杂度的多路正交调制信号判决反馈均衡方 法。基本思路是：在已有的基于判决引导技术的自适应均衡算法基础上，采用并行判决反馈 均衡器组替代线性均衡器组，在初始化阶段通过单个判决反馈均衡器的少量训练和参数传 递实现多个并行判决反馈均衡器参数的快速初始化；提供一种基于输出加权平均的模式切 换方法，对均衡器组由训练模式切换到判决引导模式的时机进行快速准确的判断，从而有 效降低整个均衡器组训练和计算复杂度。
[0006] 本发明所提出的判决反馈均衡方法结构如图1所示。该均衡方法通过多个相同结 构的并行判决反馈均衡器构成判决反馈均衡器组，判决反馈均衡器的数目与多路正交调制 信号的路数相同。每个判决反馈均衡器由前馈滤波器、反馈滤波器和符号检测器组成。
[0007] 本发明的均衡方法的工作过程为：接收信号ifl经相关解调后，得到#路解调信号 {聰均衡器由#个并行判决反馈均衡器构成。为便于实现速率匹配，各判 决反馈均衡器中的前馈和反馈滤波器分别具有相同的抽头数j^ + l和。该均衡器的工作 过程分为初始化和跟踪两个阶段，在初始化阶段仅对其中一个判决反馈均衡器(为叙述简 便称为判决反馈均衡器1)进行初始化参数迭代训练，当判决反馈均衡器1的几次输出加权 平均值大于门限值后，将前馈滤波器1的系数传递给其余并行前馈滤波器，反馈滤波器1的 系数传递给其余并行反馈滤波器，使所有均衡器快速实现初始化。然后，判决反馈均衡器组 由训练模式切换到判决引导模式，进入跟踪阶段。在跟踪阶段，不再依赖训练序列，采用判 决引导算法，由符号检测器输出产生参考信号￠0,对参数进行进一步迭代，直至收敛。在 这个过程中，每一个判决反馈均衡器根据经过信道后的调制信号分别进行参数调整。
[0008] 在训练和跟踪两个阶段中，均衡器系数的收敛都是基于MSE准则来实现，两个阶 段的代价函数分别为：
【权利要求】
1. 一种多路正交调制信号的时域均衡方法，其特征是：均衡方法通过多个相同结构的 判决反馈均衡器实现，多个判决反馈均衡器组成均衡器组，其中的判决反馈均衡器数目与 多路正交调制信号的路数相同；每个判决反馈均衡器由前馈滤波器、反馈滤波器和符号检 测器组成；其中的一个判决反馈均衡器接收训练序列，进行初始化参数迭代训练，当其满足 模式切换条件时，将其前馈滤波器的系数传递给其余并行前馈滤波器，反馈滤波器的系数 传递给其余并行反馈滤波器，使所有判决反馈均衡器快速实现初始化；然后，均衡器组由训 练模式切换到判决引导模式，进入跟踪阶段；在跟踪阶段，不再依赖训练序列，采用判决引 导算法对参数进行进一步迭代，直至收敛；在这个过程中，每一个判决反馈均衡器可以根据 经过信道后的调制信号进行参数调整；在初始化和跟踪两个阶段中，均衡器系数的收敛都 是基于最小均方误差准则准则来实现。
2. 如权利要求1所述的均衡方法，其特征是：所述的模式切换条件是，当判决反馈均衡 器1的几次输出加权平均值大于门限值时，进行模式切换。
3. 如权利要求1所述的均衡方法，其特征是：所述的判决引导算法，以各符号检测器的 输出作为参考信号引导各判决反馈均衡器进行参数迭代。
4. 一种实施权利要求1所述的均衡方法的装置，该装置由相关器、前置滤波器组、反馈 滤波器组，符号检测器以及并串转换器五种模块组成；相关器用于将接收信号与本地模板 脉冲组分别进行相关运算，每路脉冲得到一个输出量；前馈滤波器和反馈滤波器用于对相 关器输出量进行滤波，使判决得到的符号误差最小，相关器得到的各路输出量分别输入各 个前馈滤波器中，前馈滤波器利用接收信号和发送训练序列的之间误差来得到其滤波器系 数，并对输入量进行滤波，利用反馈滤波器对前馈滤波器的输出量进行修正后，符号检测器 用于对该修正量进行判决；并串转换器用于对各路符号检测器的输出进行并串转换。
【文档编号】H04L25/03GK104104627SQ201410374721
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】王红星, 钟佩琳, 苏伟, 陈昭男 申请人:王红星