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短波通信中自适应均衡技术的分析.pdf


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短波通信中自适应均衡技术的分析.pdf
文档介绍:
中文摘要
摘要
短波通信具有传输距离远、设备简单、传播介质不可摧毁等优势,在军事和
应急通信等方面得到广泛应用。在短波通信中,由于信道的特性导致多径传输,
进而引起码间干扰,严重影响通信的质量和速度。目前,自适应均衡是克服多径
效应、减少码间干扰的主要技术手段之一,其实质是采用自适应滤波器对接收信
号在解调之后进行滤波。本文在分析短波信道特性的基础上,主要分析了多种均
衡器结构和自适应均衡算法在应用中的优势与存在的不足,并对其中的 LMS 算法
做了进一步的硬件功能仿真。论文主要做了以下工作:
首先,介绍了自适应算法发展历史及其在短波通信系统中的应用。分析了短
波信道特性和码间干扰产生的原因,以奈奎斯特定理为基础分析了时域均衡的原
理。建立了短波信道 Watterson 的数学模型,参照 ITU-R 标准确定了其参数。
其次,对均衡器的常用结构进行了详细的理论分析和研究。以 Watterson 短波
信道为背景,论文研究了常用的 LMS 算法和 RLS 算法。针对影响算法收敛速率、
信道追踪能力和稳态误差的变量,进行了详细的理论分析和计算机仿真研究。仿
真证明,相同信道环境下,在收敛速率方面,RLS 算法比 LMS 算法快一个数量级,
且在信道突变时有较好的追踪能力;在稳态误差方面,RLS 算法的收敛效果比 LMS
算法更好。但 RLS 算法复杂度较高,而 LMS 算法,简单易于工程实现。以 LMS
算法为参考标准,在不大幅增加运算量的基础上,为了进一步降低在输入信号较
大时 LMS 算法稳态误差的不稳定性,从步长因子入手,研究了 NLMS 算法。仿真
证明,在相同条件下,NLMS 与 LMS 算法相比较,能够在输入信号较大时很好的
保持稳态误差。为了加快算法的收敛速率,从输入信号入手,论文研究了 DLMS
算法和 TRLMS 算法,并进行了详细的理论推导和仿真研究。仿真结果表明,改进
类的 LMS 算法,收敛速率明显快于传统的 LMS 算法。
最后,论文研究了基于 LMS 算法的自适应均衡器的 FPGA 功能仿真。针对传
统浮点数仿真时运算复杂、耗时长的问题提出了改进方案。利用定点数运算速度
快、易于仿真实现的优点,在保证运算精度的前提下结合有效的数据截位及采用
模块化设计和串并行相结合的操作方式,实现了 LMS 均衡器的功能仿真。仿真证
明,该方案有效地实现了对信号的均衡补偿,运算量较小,资源占有率也较低,
均方误差收敛曲线与理论分析一致,可用于短波通信的均衡领域。

关键词:短波信道,码间干扰,自适应均衡,定点数,FPGA
I
英文摘要
ABSTRACT
With the characteristics of far transmission distance, simple structure and the
communication medium not being destroyed, munication is extensively
applied in military and munication. In munication, the
quality and speed munication are seriously affected by the intersymbol
interference caused by multi-path transmission deriving from the characteristic of the
channel. At present, the adaptive equalization is one of the main technical means to
e multi-path effects and reduce inter-symbol interference, which essentially
filter the received demodulated signal by adaptive filter. On the basis of analyzing
characteristics of shortwave channel, this paper studies the advantages and problems of
several equalizer algorithms and structures, and then conducts the function simulation
of the LMS algorithm. The main work of this paper are as follow:
Firstly, this paper introduces the application munication system and the
history of Adaptive Algorithm briefly. The characteristics of shortwave and the reasons
of intersymbol interference are studied. Based on the Nyquist theorem, the time domain
equalization is described in details. This paper establishes the Watterson mathematical
model of shortwave, and determines the channel’s parameters according to ITU-R.
Secondly, this paper conducts extensive theoretical researches on several kinds of
equalizer structures. Based on Watterson shortwave channel, this paper applies the least
mean square algorithm and recursive least square algorithm, and conducts both
theoretical research puter simulation to study the variables which influence the
convergence rate, the tracking ability and the steady-state error of the algorithm. The
simulation results proved that, in the same channel environ 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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