无线通信系统中自适应信道均衡算法研究与实现

发布时间：2017-08-31 04:45

  本文关键词：无线通信系统中自适应信道均衡算法研究与实现

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【摘要】：在无线通信技术中,无线信道多径传播会形成多径效应,对传输信号造成码间干扰(ISI)的影响。随着时代的发展,无线通信传输速率越来越高,多径传播效应引起的码间干扰就越严重,影响接收质量。为了减小ISI,提高通信的质量,可采用自适应均衡技术解决多径传播造成的影响。自适应信道均衡器通常设置在接收端,该均衡器能够根据接收到的信号自适应的补偿信道特性的不足,减小多径传播引起的ISI,从而提高数据传输的准确性。自适应均衡器的核心是自适应算法,一个良好的均衡器应该具备高速收敛、跟踪性能强等优点,因此研究自适应算法和自适应均衡器具有重要的理论和现实意义。本文主要研究了自适应均衡器的由来、滤波器结构和自适应算法性能。首先研究了无线通信信道的特点和信道仿真模型,并在此基础上分析了码间干扰的产生、均衡器的由来以及均衡器的结构和分类。然后研究了最小均方(LMS)算法、判决反馈均衡(DFE)、递归最小二乘(RLS)算法以及恒模(CMA)算法。通过大量仿真比较了各个算法的性能,参数对算法性能的影响以及不同信道环境下各个算法的性能。接着本文重点研究了LMS算法的收敛性,详细分析了影响LMS算法收敛性的因素,从不同的角度出发提出了三种改进的LMS算法,并与部分现有算法进行了比较分析,验证了本文改进算法的优越性。最后在FPGA平台上,对变步长的LMS算法进行了流水线实现。另外,由于LMS算法的所有参数对量化都比较敏感,使得数字实现的难度大大增加。在流水线实现中,长迭代路径、反馈环路的存在,也将极大的影响实现效果和性能参数。对于这个难点,本文采用了弛豫超前变换技术来实现变步长LMS算法的流水线。
【关键词】：多径信道 码间干扰 自适应均衡 弛豫超前技术 现场可编程门阵列
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 缩略词表14-15
• 第一章 绪论15-18
• 1.1 引言15
• 1.2 自适应均衡技术的发展和研究现状15-16
• 1.3 本论文的结构安排16-18
• 第二章 无线通信中的信道与信道均衡18-35
• 2.1 无线信号的传播模型18-19
• 2.2 无线信道特性及对信号传输的影响19-22
• 2.2.1 多径与衰落19-21
• 2.2.2 多普勒频移及相干时间21-22
• 2.3 信道的仿真模型22-26
• 2.3.1 经典信道模型22-25
• 2.3.2 信道FIR滤波器等效模型25-26
• 2.4 码间干扰的数学模型26-29
• 2.5 自适应均衡器原理及其结构29-34
• 2.5.1 自适应均衡器原理29-32
• 2.5.2 线性均衡器(LTE)32-33
• 2.5.3 非线性均衡器33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 自适应均衡算法研究与仿真35-64
• 3.1 LMS算法35-43
• 3.1.1 LMS算法原理35-39
• 3.1.2 LMS算法的性能因素及性能分析39-43
• 3.1.2.1 收敛性39-41
• 3.1.2.2 收敛速度41-42
• 3.1.2.3 稳态误差42-43
• 3.2 递归最小二乘(RLS)算法43-47
• 3.2.1 RLS算法原理43-46
• 3.2.2 RLS算法收敛性分析46-47
• 3.2.3 LMS算法和RLS算法比较47
• 3.3 判决反馈均衡算法47-48
• 3.4 恒模(CMA)算法48-51
• 3.5 算法仿真51-63
• 3.6 本章小结63-64
• 第四章 LMS算法收敛性研究64-79
• 4.1 提高LMS算法收敛性能的方法64
• 4.2 本文提出的改进的LMS算法64-73
• 4.2.1 一种改进的时域解相关算法65-67
• 4.2.2 一种改进的VS-LMS算法67-73
• 4.3 NLMS算法73-78
• 4.3.1 NLMS算法概述73-74
• 4.3.2 基于近似最优变步长NLMS的改进74-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第五章 流水线变步长LMS均衡器的FPGA实现79-93
• 5.1 FPGA设计方法与流程79-80
• 5.2 流水线变步长LMS均衡器实现与仿真80-92
• 5.2.1 基于弛豫超前技术的流水线LMS算法原理81-83
• 5.2.2 PIP-VSLMS均衡器模块化设计83-84
• 5.2.3 各子模块的设计84-88
• 5.2.3.1 滤波器模块84-85
• 5.2.3.2 系数更新模块85-87
• 5.2.3.3 步长更新模块87-88
• 5.2.4 设计仿真88-92
• 5.3 本章小结92-93
• 第六章 总结与展望93-94
• 6.1 论文总结93
• 6.2 后续工作展望93-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-97
• 个人简历、攻读硕士学位期间取得的成果97-98

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：763539