[发明专利]一种基于阈值子带分解的信道均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及码间干扰较为严重的无线通信领域，具体涉及一种用于消除码间干扰的基于阈值思想的子带均衡方法。 

背景技术

近年来，随着数据传输速率的提高，传输信号的带宽不断增大，随着信号带宽的增大，频率选择性信道在信号的频带内发生畸变的概率就会增大。在通信系统的接收端，信号的频谱更易产生深度衰落，导致信号的频率产生较大的起伏变化。当信号频谱存在较大的起伏变化时，信号自相关矩阵特征值扩散度就会变大。在实现信道均衡时，要求信道均衡器的抽头系数越来越多，这在很大程度上降低均衡器权系数的更新速率，而且信道频谱起伏变化比较大时，又会进一步降低算法的收敛速率，由于上述二个原因，使得LMS算法收敛速率很慢，性能降低。

使用子带分解技术对接收信号进行分解，利用子带分解的预白化作用，降低各子带信号的自相关矩阵特征值扩散度，然后对各子带信号分别进行均衡，实现均衡器的高收敛速率的目的成为一种常用的方法。  

中国发明专利“基于子带分割的频域均衡器”，公开号101340409，公开了一种基于子带分割的均衡技术，实现了对接收信号的子带分割，获取了若干子带，在每个子带中选择具有最佳频谱的信号后再合并，合并信号具有良好的频谱特性，消除了码间干扰，但这种方法在选择具有最佳频谱信号方面的处理比较复杂，而且经子带分解后的子带信号频谱特性不一定全部具备合并的条件。

发明内容

本发明所要解决的问题是：在基于子带分解的均衡系统中引入子带分解阈值条件，限制子带的分解个数，避免子带的过度分解，以免占用过多的系统资源，同时不影响子带分解后均衡速率。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种基于阈值思想的子带均衡方法， 其特征在于，包括以下步骤：

A根据输入信号特征值扩散度与设定阈值比较，超过所设定阈值，转至子带分解阶段，对信号进行一次子带分解；

B根据输入信号特征值扩散度与设定阈值比较，不高于所设定阈值时，信号进行均衡阶段，通过迭代算法对均衡滤波器权系数进行更新。

进一步地，步骤如下：

信号阈值比较状态，计算信号自相关矩阵特征值扩散度，并与设定阈值进行比较，比较结果为大于阈值或不大于阈值；

在信号子带分解状态，使用完全或近似完全重构滤波器对信号进行树型结构分解，每次分解产生两路子带信号；

在均衡阶段，使用最小均方算法对滤波器权系数进行更新。

更近一步地，

根据均衡滤波器权系数更新速率快慢的要求，人工或自动地设定阈值，分解阈值为一数值，其数值单位同于输入信号自相关矩阵扩散度，一般使用信号自相关矩阵特征值扩散的百分比表示，根据与阈值比较结果，将初始信号分解成若干子带信号。

子带分解使用的分解滤波器为两通道完全重构或近似完全重构滤波器组，输入为一路信号，输出为两路信号，每次分解后，由一路信号得到两路信号。

完全重构滤波器，由分析滤波器组和合成滤波器组组成，分析滤波将一路输入信号分解成若干子带信号（这里分解为二路子带信号），信号经过所需要的处理后，通过合成滤波器组进行合并，合并前后的信号只是在幅度上相差一个固定的倍数，以及在时间上与合并滤波器组阶数有关的一个时间延迟，这里采用的滤波器组为FIR镜像滤波器组。

信号调整：信号经过N阶完全重构滤波器组后，输入信号和输出信号在时间上存在延迟，延迟与滤波器阶数有关，并且在幅度存在一个固定的比值，因此每经过一次分解与合并，需要对滤波器组的输出和输入进行适当的调整。

合并：信号通过分析滤波器组分解成若干子带信号，在各支路子带中对信号进行相关均衡滤波器处理，然后将处理后的各子带信号通过合成滤波器合成最终的信号。这里合成滤波器起的作用就是子带信号的合并。它是两个输入信号，一个输出信号。分解和合并是完全重构滤波器的组成部分。

本发明有益效果在于：较现有的基于子带的均衡技术，可以减小子带的过度分解，在较少子带数目下进行均衡，缩小由于子带过度分解带来的误差，减小对系统资源的占用，降低计算量，同时又保证使用子带分解所带来的均衡效果，满足节省系统资源同时又能显著提高均衡滤波器权系数更新的速率，达到实时性的目的。

附图说明

图1是作为均衡滤波器的自适应横向滤波器示意图；

图2是使用二次完全重构正交镜像滤波器组（PR-QMF banks）的示意图；

图3是子带自适应均衡滤波示意图；

图4是基于阈值思想的子带自适应均衡流程示意图。

具体实施方式