[发明专利]一种适用于复数域信号盲均衡的误差反馈网络设计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信的信号处理技术领域，具体涉及一种适用于复数域信号盲均衡的误差反馈网络设计方法；适用于大带宽、高速率传输的现代无线通信网络、适用于需要采用复杂调制制式的通信场合，而且是通信系统中发送端与接收端信道具有较强多径频率选择性衰落情况下的一种盲均衡。 

背景技术

传统基于高阶统计量（HOS）的盲均衡方法很多，最为常用和经典的HOS类算法当属恒模算法（CMA）和多模算法（MMA）。该类是经典盲均衡算法中最常用的一种，CMA算法因其计算复杂度低，易于实时实现，收敛性能好，对载波相位不敏感等特点而被广泛采用。目前已经有研究人员采用现场可编程门阵列（FPGA）实现具有高阶QAM信号的HOS算法的硬件实现。但是经典基于HOS的盲均衡算法的显著特点是算法思路保持了传统自适应均衡的简单性，物理概念清楚，没有增加计算复杂度，运算量较小，便于实时实现。缺点是算法的收敛时间较长，收敛后剩余误差较大，没有解决均衡过程中的局部收敛问题，对非线性信道或存在零点的信道均衡效果不佳。而且，因为该类算法严重依赖数据量而受到应用范围的极大限制。由此保证统计量的精确性，必定需要足够长的数据量。对于稍复杂的正交幅度调制（QAM）信号而言，即使算法收敛后，依旧会产生较高的剩余误差，ISI依旧保持在无法正确识别发送信号的水平。而且，数据量的大幅增大对系统能耗和开销及其对抗信道的时变特性均构成了矛盾。此外该类算法由高斯白噪声的前提假设下推导而来，对突发强噪声干扰的抑制能力较差。而二阶统计量（SOS）盲均衡方法因其运算量庞大，随着信号复杂化的增大，算法往往失效，而且这类算法还要求信道的可辨识性的。 

发明内容

本发明针对通信系统的大宽带、高传输速率化趋势，考虑复杂复数域信号在未来通信中作为主要调制制式，提出了一种适用于复数域信号盲均衡的误差反馈网络设计方法。 

本发明是通过如下技术方案实现的： 

一种适用于复数域信号盲均衡的误差反馈网络设计方法，包括如下步骤：

（1）定义误差函数 ，，；

其中，为误差反馈网络的均衡器输出，表示发送序列，表示求期望运算；

（2）设计复数域激励函数，；

其中，上标R和I分别表示实部和虚部；和分别表示输入信号的实部与虚部，；

（3）设计误差反馈网络输入层与隐含层的权值更新准则，即输入层到隐含层的权值迭代公式为：

    其中，n表示迭代次数，i、j分别表示输入层第i个神经元和隐含层第j个神经元，w_ij表示连接两者的权值；t表示输出层第t个神经元， v_jt表示连接隐含层第j个神经元和输出层第t个神经元之间的权值；、分别为网络连接权值的迭代步长；

 ，；，，，，，；

（4）设计误差反馈网络隐含层到输出层的连接权值更新准则，即隐含层到输出层的的权值迭代公式为：

其中：，，，，，。

本发明所设计的误差反馈网络可以有效解决通信系统中的接收端盲均衡问题，仅需将接收信号输入至该误差反馈网络，经过几次反馈之后即可快速获得均衡后信号，而该信号可完美匹配与真实发送信号。 

下面结合附图对本发明做进一步的描述。 

附图说明

图1 是本发明的系统结构图； 

图2 是仿真中采用的20种不同随机信道图；

图3 是本发明，16QAM信号时，性能与数据量之间的关系图；

图4 是本发明16QAM信号时，剩余误差曲线图。

具体实施方式

当考虑复值域信号时，设计误差反馈神经网络需要解决三个方面的内容：（1）激励函数的设计；对于复数信号而言，由于前馈网络中仅存在实数非线性激活函数，必须设计一个合适的复函数作为网络的激励函数；（2）权值更新准则；（3）相位修正；当复数信号通过复数信道时，将会不可避免地产生相位的偏转等方面的问题，因此要求在恢复信号的幅度同时还需要恢复信号的相位信息。