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《短波猝發(fā)通信中的fse均衡器研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、短波猝發(fā)通信中的FSE均衡器研究短波通信是一種重要的中遠(yuǎn)距離通信方式。文獻(xiàn)[1]中詳細(xì)介紹了短波信道具有多徑衰落以及時(shí)延等特點(diǎn),能夠使接收到的信號(hào)產(chǎn)生碼間串?dāng)_(isi),現(xiàn)階段解決產(chǎn)生的碼間串?dāng)_(isi)有許多方法,例如降低基帶傳輸?shù)膸?,余弦滾降系統(tǒng)以及改善均衡器,不過(guò)最有效的途徑還是采用自適應(yīng)均衡技術(shù)[2]。由于猝發(fā)信號(hào)發(fā)送時(shí)間比較短,訓(xùn)練序列也較短的特殊性,因此要求自適應(yīng)均衡器有較快的收斂速度。就目前而言,大部分自適應(yīng)算法能夠有效的減少碼間串?dāng)_來(lái)改善系統(tǒng)性能。典型的均衡算法[3-4]如LMS算法,RLS算法以及平方根Ka
2、lman算法[5]都具有收斂速度快,收斂精度高的特點(diǎn),能夠適應(yīng)大部分衰落信道。由于短波信道的特殊性,在均衡過(guò)程中,對(duì)均衡算法以及均衡器有著更高的要求。文獻(xiàn)[6]研究了在短波通信中,自適應(yīng)算法與符號(hào)間隔均衡器(LE)的組合方案是一種適合短波通信的均衡方案。但是在短波猝發(fā)通信中,有效消除因?yàn)槎鄰剿ヂ湟鸬拇a間干擾,相比于符號(hào)間隔均衡器,分?jǐn)?shù)間隔均衡器具有明顯的優(yōu)越性,文獻(xiàn)給出的分?jǐn)?shù)間隔器在短波衰落信道下具有更好的收斂性能和穩(wěn)態(tài)誤差。本文在實(shí)際短波猝發(fā)通信條件下,提出了T/4分?jǐn)?shù)間隔均衡器(FSE)與常用的幾種經(jīng)典自適應(yīng)均衡算法組合
3、的均衡方案,與符號(hào)間隔均衡器(LE)進(jìn)行對(duì)比,分析了不同均衡器組合對(duì)短波信道的適應(yīng)性以及對(duì)通信系統(tǒng)的性能的影響。在該均衡方案中,均衡性能有了明顯的提升。2基于自適應(yīng)算法的FSE均衡器建模2.1系統(tǒng)均衡方案結(jié)構(gòu)在對(duì)基于自適應(yīng)均衡算法的FSE均衡器的性能分析中,如圖1所示,為了體現(xiàn)猝發(fā)通信中的猝發(fā)信號(hào),本文采用美軍標(biāo)第三代短波通信X組X標(biāo)準(zhǔn)信源波形ML-STD-188-141BP]數(shù)據(jù)幀格式,根據(jù)三代短波通信X組X標(biāo)準(zhǔn),調(diào)制方式為8PSK調(diào)制,信道模型采用倍的速率進(jìn)行抽取得到T間隔的輸出序列少。當(dāng)M=2時(shí),為T/2分?jǐn)?shù)間隔均衡器[
4、11],它的均衡性能略優(yōu)于一般線性均衡器,但是在短波信道下依然收斂速率緩慢,精度不高。為了進(jìn)一步加快收斂速度和減少穩(wěn)態(tài)誤差,現(xiàn)在對(duì)T/4進(jìn)行研究分析,令M=4,相比于T/2分?jǐn)?shù)間隔均衡器,T/4分?jǐn)?shù)間隔均衡器在收斂速度以及收斂精度方面更優(yōu),同時(shí)在復(fù)雜度方面簡(jiǎn)單于T/6和T/8,圖3為具體均衡器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。x(n)是經(jīng)在ultipathtimedelay),多徑增益(Multipathgain)。3仿真與分析3.1仿真波形結(jié)構(gòu)短波猝發(fā)通信的特點(diǎn)是信源序列發(fā)送時(shí)間較短,同時(shí)訓(xùn)練序列也比較短。這就對(duì)均衡器的收斂速率有一定的要求;同時(shí)
5、,針對(duì)短波信道的時(shí)變特點(diǎn),在信源序列發(fā)送期間,可以近似地認(rèn)為信道特性是慢變化的甚至是不變的,因此降低了均衡器對(duì)跟蹤性能的要求。選取典型猝發(fā)波形美軍標(biāo)MIL-STD-188-141B波形BIL-STD-188-141B波形,采樣時(shí)間為1/2400s,每幀數(shù)據(jù)發(fā)送前需要發(fā)送一段由256符號(hào)組成的前導(dǎo)序列,接收方可以通過(guò)前導(dǎo)序列檢測(cè)信號(hào)、時(shí)間調(diào)整,以及進(jìn)行符號(hào)同步等[14],同時(shí)解決因多普勒效應(yīng)帶來(lái)的頻率偏移,來(lái)初始化自適應(yīng)均衡器。圖5為數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)。為了模擬短波信道,本文根據(jù)ITU[15]指定的短波信道,選取多普勒擴(kuò)展參數(shù)為0.1H
6、z多徑延時(shí)[01e-3]s,多徑增益為[00]dB;系統(tǒng)調(diào)制方式為8PSK;仿真結(jié)果。在仿真過(guò)程中,經(jīng)過(guò)大量仿真驗(yàn)證,對(duì)不同自適應(yīng)算法的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究,選取了最優(yōu)參數(shù),最終均衡器階數(shù)選取12,對(duì)于LMS算法中的步長(zhǎng)參數(shù)本文選擇了=0.01;RLS算法中A=0.995;SRK算法中選取g=0.01,沴=0.01,在短波信道下,自適應(yīng)算法都能很好的收斂。不過(guò),由收斂曲線可以看出,不同自適應(yīng)算法在性能方面(包括收斂速率和收斂精度)還存在一定差異,圖中LMS(最小均方誤差)算法在收斂速率方面略差于RLS(遞歸最小二乘)算法和SRK(
7、平方根卡爾曼)算法;在收斂精度方面,SRK算法在指定短波信道下明顯優(yōu)于其他兩種算法。在短波信道下,RLS算法在與分?jǐn)?shù)間隔均衡器組合時(shí)算法性能較線性均衡器性能更優(yōu),算法收斂速度略快于線性均衡器,同時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差有明顯減少;短波信道下FSE-SRK算法在收斂速度和穩(wěn)態(tài)誤差方面也明顯優(yōu)于LE-SRK;由于LMS算法較其他兩種算法在短波信道下適應(yīng)性一般,因此FSE-LMS算法與LE-LMS算法兩者差異不大,不過(guò)在算法性能發(fā)面FSE-LMS算法也略優(yōu)于LE-LMS算法。3.2.2系統(tǒng)性能仿真均衡器的目的是消除碼間干擾,因此,系統(tǒng)誤碼率的高低
8、可以反映均衡器的性能。本文在基于自適應(yīng)算法的短波猝發(fā)通信系統(tǒng)模型下進(jìn)行仿真,仿真條件與3.2.1相同。信噪比為Ebn0,單位為dB,由圖得知三種算法都能起到一定均衡效果。由于短波信道的影響,經(jīng)過(guò)不同均衡器均衡后系統(tǒng)誤碼率距理論曲線有一定的差距,在圖7中,F(xiàn)ES-RLS,FSE