無線通信信道均衡技術研究

摘 要：無線通信信道均衡技術的發展是我國發展數字通信技術的關鍵，但隨著通信技術的不斷發展，在無線電通信系統中傳統的自適應均衡技術的缺點已經逐步顯現出來，傳統的均衡技術通信效率比較低，浪費通信容量。因此，信道均衡技術的研究已經成為通信領域研究的重點項目。文章通過闡述Buss gang信道均衡算法的基本原理和優缺點，以期找到適合計算信道均衡計算的方法。

關鍵詞：無線通信；信道；均衡技術

1 無線通信信道均衡技術研究現狀

無線通信信道均衡技術研究從1975年開始出現第一次計算方法至今已經近三十年，經過幾代的研究，已經出現了多種信道均衡計算方法。信道均衡技術最早應用于電話信道方面，電話信道的特點是信道頻率不平坦以及相位成非線性變化，因此采用增加線圈的辦法改變電纜的特性，也就是我們常說的線性均衡。經過長期的研究得出線性均衡器對于改變電話信息的信道是比較耗得，因此這種方法被廣泛的應用于無線通信信道均衡計算。但是隨著科學技術的不斷發展，通信技術也逐漸發展，這種方法的弊端漸漸的顯現出來，因此現在就把研究的重點放在了改變步長和改進即穩態剩余計算誤差方面和收斂速度方面。現在關于無線信道計算方法應用最廣泛的就是最小均方（LMS）算法和盲均衡算法（CMA）等，這兩種方法計算時函數的收斂性和均衡性都比較好，這兩種方法的采用降低了信道系統的傳輸效率，改變了原來電話信道信號的傳輸途徑的多樣化和信號的強弱不一致產生碼間干擾的現象。隨著無線信道均衡技術的深入研究，研究出了比較典型的盲均衡算法Bussagang技術的盲均衡算法，隨著技術的發展，人們對移動通信系統的性能要求越來越高。因此我們有必要設計出與之相適應的各種信道均衡方法，以提高系統性能是十分必要的。當前，信道均衡計算的主要有四種方法分別為：第一種Bassgang類算法、第二種高階統計量算法、第三種盲序列估計法、第四種神經網絡法。目前，我國主要采用的信道計算方法就是 Bassgang類算法。

2 Bussgang盲均衡算法

2.1 Bussgang盲均衡算法的基本原理

Bussgang盲均衡算法作為目前我國信道均衡計算方法的其中之一，它是在自適均衡技術基礎上發展起來，這種計算方法保持自適均衡計算法簡單性的特點，沒有增加計算難度，Bussgang盲均衡算法在應用時物理概念比較清楚，計算過程易于實現，但是這種計算方法的收斂時間相對較長，這樣產生的計算誤差就會較大，次計算方法采用的是函數的非凸性來進行計算。Bussgang盲均衡算法的基本原理是利用函數非凸性特點，首先建立一個理想的代價函數，讓理想狀態下的系統處于函數的極小值點，然后采用某種計算方法找到函數的極值點，此函數的極值點就是理想系統的最佳狀態，這樣的系統也是最理想的計算環境系統。

2.2 Bussgang性質的盲均衡算法

目前采用Bussgang盲均衡算法的計算方法比較多，其中主要算法有Sato算法、Godard算法、決策指向（DD）算法和BG算法等，在這些計算方法中Godard算法是被廣泛使用的一種算法。

Godard算法：

Godard算法是由Godard和Treichter分別提出的，他們的計算原理是通過處理找到函數的最小值，這種指令是有無線信號的高階性來完成的。Godard算法是Bussgang算法中一個比較特殊的計算方法，它的計算指令來至于無限信號的高階性，通過系統處理找到函數的最小值和最小極值點。

2.3 Bussgang性質的盲均衡算法比較

在Bussgang盲均衡算法中：

（1）CMA算法計算最穩定的方法，在多種信號路徑中均衡效果最好的計算方法，次計算方法能夠將多種信號較弱和較強的信號進行綜合處理，達到輸出信號和輸入信號頻率更加接近，是信號更加緊湊。

（2）在誤碼率方面，CMA算法也是最好的，其它的計算方法相對差一些，其中BG算法是最不好的，Sato與DD算法相差無幾。

（3）在穩態剩余計算誤差方面， CMA算法是最差的，而DD算法是穩態剩余計算誤差最小的。

在信道均衡計算實際應用中，由于CMA算法計算過程比較簡單易行，函數的收斂性比較好，在無線通信信道均衡計算中得到重點研究，但是CMA算法是穩態剩余計算誤差最大的，在輸出信號的信號與噪聲的比大于17dB后函數的收斂達到平衡時誤碼率達到最小，對于信道均衡計算來說計算方法采用函數的收斂狀態是十分重要的，如果函數的收斂速度過慢會導致誤碼率累積，造成誤碼率累積而變大，因此要采用CMA算法必須從兩個方面進行改進即穩態剩余計算誤差方面和收斂速度方面，主要需要改進改變函數收斂的步長將原來的固定不長轉換成變步長，這樣可以加快收斂的速度，另外就是結合其它計算方法的優點例如：將CMA算法與DD算法結合起來充分利用兩種算法的優點，在計算的過程中可以很好的控制CMA算法穩態剩余計算誤差比較大的問題。

3 無線通信信道均衡技術研究仿真實驗比較

通過研究Bussgang性質盲均衡算法、CMA算法對這兩種算法計算原理和性能進行仿真實驗。

仿真實驗1：對Bussgang性質盲均衡算法在2PAM信號使用方面進行研究主要是研究穩態剩余計算誤差方面和收斂速度方面以及計算時誤碼率的分析，通過實驗研究得出Bussgang性質盲均衡算法的最有結論。

仿真實驗2：對CMA算法在4QAM信號使用方面進行研究，主要在信號的有效性和步長選擇對穩態剩余計算誤差方面和收斂速度方面的影響，經過實驗研究得出的結論是：加大步長可以使收斂的速度加快，使穩態剩余計算誤差較大；相反的減小步長可以降低收斂速度，得到較小的穩態剩余誤差，因此在實際應用時我們應該全盤的考慮，找到適合信道均衡計算的取舍方式，在不同的信道中收斂的效果也有一定程度上的影響。

4 結束語

隨著科技的發展，現代通信技術也迅速的發展，無線信道均衡技術的發展已經成為通信技術發展的主要項目，對于無線通信信道均衡技術的研究，文章主要從無線通信信道均衡技術研究現狀和Bussgang盲均衡算法進行研究，找到多種信道均衡計算方法中適合我們實際應用的方法，并通過仿真實驗來說明Bussgang性質盲均衡算法在2PAM信號使用方面和CMA算法在4QAM信號使用方面的優缺點，和對各種信道均衡算法的收斂性能的分析，找到適合計算信道均衡計算的方法。

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作者簡介：肖長期（1987，5-），男，湖南婁底人，西安工業大學電子信息工程學院，碩士研究生在讀，研究方向：通信信息網絡。