短波通信中自適應(yīng)均衡技術(shù)的研究.pdf

1、短波通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、設(shè)備簡單、傳播介質(zhì)不可摧毀等優(yōu)勢，在軍事和應(yīng)急通信等方面得到廣泛應(yīng)用。在短波通信中，由于信道的特性導(dǎo)致多徑傳輸，進(jìn)而引起碼間干擾，嚴(yán)重影響通信的質(zhì)量和速度。目前，自適應(yīng)均衡是克服多徑效應(yīng)、減少碼間干擾的主要技術(shù)手段之一，其實(shí)質(zhì)是采用自適應(yīng)濾波器對接收信號(hào)在解調(diào)之后進(jìn)行濾波。本文在分析短波信道特性的基礎(chǔ)上，主要分析了多種均衡器結(jié)構(gòu)和自適應(yīng)均衡算法在應(yīng)用中的優(yōu)勢與存在的不足，并對其中的LMS算法做了進(jìn)一步的硬件功能仿

2、真。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴介紹了自適應(yīng)算法發(fā)展歷史及其在短波通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。分析了短波信道特性和碼間干擾產(chǎn)生的原因，以奈奎斯特定理為基礎(chǔ)分析了時(shí)域均衡的原理。建立了短波信道Watterson的數(shù)學(xué)模型，參照ITU-R標(biāo)準(zhǔn)確定了其參數(shù)。
　　 ⑵對均衡器的常用結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和研究。以Watterson短波信道為背景，論文研究了常用的LMS算法和RLS算法。針對影響算法收斂速率、信道追蹤能力和穩(wěn)態(tài)誤差

3、的變量，進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和計(jì)算機(jī)仿真研究。仿真證明，相同信道環(huán)境下，在收斂速率方面，RLS算法比LMS算法快一個(gè)數(shù)量級，且在信道突變時(shí)有較好的追蹤能力；在穩(wěn)態(tài)誤差方面，RLS算法的收斂效果比LMS算法更好。但RLS算法復(fù)雜度較高，而LMS算法，簡單易于工程實(shí)現(xiàn)。以LMS算法為參考標(biāo)準(zhǔn)，在不大幅增加運(yùn)算量的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步降低在輸入信號(hào)較大時(shí)LMS算法穩(wěn)態(tài)誤差的不穩(wěn)定性，從步長因子入手，研究了NLMS算法。仿真證明，在相同條件下，N

4、LMS與LMS算法相比較，能夠在輸入信號(hào)較大時(shí)很好的保持穩(wěn)態(tài)誤差。為了加快算法的收斂速率，從輸入信號(hào)入手，論文研究了DLMS算法和TRLMS算法，并進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)和仿真研究。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)類的LMS算法，收斂速率明顯快于傳統(tǒng)的LMS算法。
　　 ⑶研究了基于LMS算法的自適應(yīng)均衡器的FPGA功能仿真。針對傳統(tǒng)浮點(diǎn)數(shù)仿真時(shí)運(yùn)算復(fù)雜、耗時(shí)長的問題提出了改進(jìn)方案。利用定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算速度快、易于仿真實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，在保證運(yùn)算精度的前提