论文研究-Rayleigh衰落信道中64QAM信号均衡器 .pdf

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Rayleigh衰落信道中64QAM信号均衡器,钟凌戈,姜军,由于宽带无线通信系统存在信道的多径效应,目前的通信系统在传输速率上有一定的限制,导致不能很好地满足因特网、多媒体等应用场��
山国武花论文在丝 其中,为延时器, 为加权因子(为时间序号), 随着误差而时变,即每码元间隔变一次。为所需要的信号 为对的估计值, 为估计误差。可知 其中 则有 为随时序而变的平均误差。又定义 其中,代表内变量的期望(集平均)。E为时刻的函数,即定义为(均 方误差)。我们所要讨论的问题,就是求解使E最小的问题 在指定的信道条件下,E为各系数的函数。现在研究网络处于平稳状态时的 情况。求解可得到: 简化为 其中表示和互相关量 表示的自相关量 对上式两端对求导,令导数为零,得到 从而得到 迭代算法 对于求解最小的问题可直接计算上式右边。但当较大时,计算量较大且所含矩 阵的求逆运算常带来计算欠准确的问题,所以常用其他递推求解的方法。 下面我们介绍从最陡梯度法推导的 算法 根据最小梯度法,有 成YE 其中,为梯度,p为一常数,代表在最陡方向进行的长度。又因为 所以,代入可得: fa 上式即为算法的迭代式 山国武花论文在丝 自适应均衡的仿真实现 在通信系统中,发射端发送的数据进入传输信道,信号在信道传输过程中会受到各种各 样的噪声干扰。根据信道中起主要作用的噪声特点,信道可以分为加性髙斯臼噪声信道,瑞 利信道,莱斯信道,突发干扰的信道和二进制平衡信道。本文设计的无线通信息系统仿真中 使用加性高斯白噪声信道。 加性高斯白噪声信道是信号传输中最基本的种信道,加性高斯白噪声信道用晑斯分布 的噪声信号叠加在通过它的信号上,使通过它的信号产生与噪声均值相应的偏差,并且围绕 平均值作随机波动。在该信道中,当噪声均值为零时,方差表现为噪声的功率大小。 本节将基于前文的算法研究,进行系统仿真。主要采用迫零算法和算法仿真实现 自适应均衡器 自适应均衡的仿真设计 首先产生个随机信号,然后对这个信号进行 调制,加入循环前缀,并加入加 性扃斯白噪声。然后使信号通过墆利袁洛信道,分三种情况处理: ●直接解调并作图; 采用迫零算法进行自适应均衡,再经解调后作图。 采用最小均方自适应均衡算法,然后进行解调后作图 参数的设置如下表显示 表产生初始信号的参数 参数 含义 赋值 点数 循环前缀的长度 方形 星座图点数 模拟的 符号数 首先根据的值可以算出星座图一维坐标上的点数 接下来计算 信号的平均功率 多径信道的参数设置如下表: 表产生初始信号的参数 参数 含义 赋值 单位 符号速率 采样时间 抽头延时 每个抽头的功率() 接卜来模拟信号在无线通信系统中的传播过程,前半段的处理都是相同的,流程如下: 随机信号 输入信号 64-QAM调制 加入循环前缀 经过多径信道 去掉循环前缀 山国武花论文在丝 图仿真系统的输入信号的处 随机信号首先经过 调制,然后加入循环前缀。当循环前缀的长度大于或等于 信道冲击响应长度时,可以有效地消除和如表所小,循环前缀的长度设置为 然后将信号经过模拟多径效应的处理,并去掉循坏前缀。接卜来按照前文的设计,分三种情 况进行处坦。 不采用任何自适应均衡处理,对信号的处理如下 X 64QAM调带 加入循环前缀 纶过多径信道 去掉循环前缀 高斯白噪声信 FFT QAM解调 SER 图无自适应均衡的无线通信系统仿真实现 由于没有采用任何的自适应均衡处理,所以信号在经过高斯白噪声信道和运算后 直接进行运算和解调,最后得出误码率。 如果采用迫零均衡算法进行自适应均衡模拟,仿真系统实现如下: 加入循环前缀 经过多径信道~去掉循环前缀 高斯白噪声信 FFT 道 迮零均衡 QAM解调 SER 图采用迫零均衡的无线通信系统仿真实现 在运算和运算之间添加迫零均衡的处理。迫零均衡系数 ,其中为信 道的频域相应 如果采用算法进行自适应均衡模拟,仿真系统实现如下: 山国武技论文在丝 640AM调制一加入循环前缀 纤过多径信道→去掉循环前缀 高斯白嗓声信 IMS自适应均衡 IFFT M解调 图采用自适应均衡的无线通信系统仿真实现 自适应均衡算法的实现方法是在信号经过运算后,与进行卷积运算。其中 仿真结果与分析 基于以上的设计进行仿真,可得出结果如下图所示 图单载波频域均衡误码率性能 上图即为实验所得。横轴为信噪比,以为单位,纵轴为误码率。其中 紫色曲线是信号在加性高斯白噪声影响下通过瑞利衰落信道而不做均衡所得到的误码 率曲线 ●蓝色曲线是采用迫零算法实现自适应均衡所得到的误码率曲线 绿色曲线是采用最小均方算法所得到的误码率曲线; 黑色曲线是信号只受高斯白噪声影响而无任何衰落所得到的误码率曲线。 分析上图可知 观察熈色曲线:只受高斯白噪声影响时,误码率随信噪比上升下降很快 观察紫色曲线:若信号通过瑞利衰落信道,则会发现误码率曲线基木与横轴平行,这说 山国武花论文在丝 明随着信噪比的提高,误码率并没有得到仼何改善,此吋信道可靠性很差,不适合通信。需 要采取措施提高误码率。 将蓝色曲线、绿色曲线和紫色曲线对比:蓝色曲线和绿色曲线是分别采用迫零算法和最 小均方算法而得到的。与紫色曲线对比可以明显看出随着信噪比的增强,误码率迅速下降, 通信的可靠性不断提高。因此,在加性高斯白噪声和大信噪比的条件下,信号通过瑞利衰落 信道后采用自适应均衡算法进行处理可以有效地保证通信的质量。 将蓝色曲线、绿色曲线和黑色曲线对比:随着信噪比的增加,黑色曲线的呈迅速下降的 趋势;而蓝绿曲线则呈相对放缓的趋势。说明信号经过瑞利衰落信道后,若采用迫零算法或 者算法进行自适应均衡处理,随着性噪比的不断增加,对于提高通信可靠性所起的作 用越来越小 对比监色曲线和绿色曲线:在小信噪比的条件下,迫零算法和最小均方算法的性能非常 接近。而随着信噪比的不断增大,最小均方算法的性能相较于迫零算法的性能变得越米越好 因此,最小均方算法在大性噪比的条件下相对于迫零算法有性能上的优势 结论 信道均衠技术是移动通信抗哀落三大技术分集、均衡、信道编码之一,信道均衠技术叮 以消除或者减弱宽带通信吋多径时延所带来的码间串扰问题,可以提扃袁洛信道中通信 系统的传输性能。本文硏究了实现自适应均衠的算法,包括最小均方算法、算法。 在此基础上,结合现实的无线通信系统进行 仿真设计,通过加入循环前缀提高系统 的性能。在模拟瑞利衰落信道的条件下,分别采用最小均方算法和迫零算法实现自适 应均衡,同时也对不采用任何自适应均衡的情况进行仿真。对计算机仿真最后得出的结果进 行分析,得出以下结论 信号受加性高斯白噪声影响,通过瑞利衰落信道后,若采用自适应均衡技术进行处理, 可以显著地提高通信的可靠性; 仿真中釆用的两种自适应均衡算法都对在瑞利衰落信道下改善通信的可靠性起到很大 的作用。但是随着信噪比的不断増加,这种作用不断地被削弱。 在小性噪比的条件下, 最小均方算法与迫零算法的性能非常接近。随着信噪比的 不断增高 最小均方算法的性能相较于迫零算法的性能现得更好。 本文得出的结论证明了自适应均衡算法在无线通信系统中有利于提高通信的可靠性以 及在较高信噪比的信道下算法较之于迫零算法有较好的性能提高,为自适应均衡技术 的应用提供了一定的参考价值。本文研究的算法的仿真实现最后应用于作者参与的 协议一致性测试系统的项目中,在本文撰写结束之前该项目已绎进入商用阶段 并获得好评。 参考文献 张爱民,王文交,张烨自适应均衡在无线通信中的应用电信快报, 贾正魁,孙腾变步长自适应均衡算法研究硅谷, 工仄”无线通信中的自适应均衡理论及应用研究昆明:昆明理Ⅰ大学硕十学位论文, 马小舟移动无线信道特性及基丁 的信道仿真器实玩长沙:国防科学技术大学, 山国武技论文在丝

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