[发明专利]一种MPSK信号的CMA盲均衡变步长优化方法

说明书

一种MPSK信号的CMA盲均衡变步长优化方法，属于数字通信信号处理领域，其特征在于通过盲均衡收敛误差来控制盲均衡算法收敛步长，优化后的CMA盲均衡算法步长由反比例函数与指数函数协同控制，利用分式性质，使均衡算法步长在算法前期减小迅速，加快了收敛速度，算法后期算法步长变化缓慢，减小了剩余误差。与传统固定步长的CMA算法相比，优化后的CMA盲均衡算法具有收敛速度快，剩余误差小等优良特性。

技术领域

本发明主要针对数字通信系统解调端固定步长的CMA盲均衡算法效果不理想的情况进行优化。涉及指数函数单调特性、反比例函数单调特性、分式性质。旨在改善传统CMA算法中收敛精度与收敛速度的矛盾，以获得更好的收敛性能，属于通信信号处理领域。

背景技术

无线通信系统中，由于信道的衰落、时变、非线性和多径传播等引起的码间干扰会导致误码。为减少码间干扰对通信解调性能的影响，必须对信道进行适当的矫正，即信道均衡。基于训练的自适应均衡技术会占用额外的通信带宽，当信道发生变化时还需要重新发送训练序列，这要求系统增加反馈信道，导致系统复杂度提高。盲均衡技术克服了基于训练的自适应均衡缺点，在不发送训练序列的情况下就能对信道进行均衡。在众多盲均衡算法中，CMA算法由于计算量小，复杂度低，收敛性良好被广泛应用于各种通信系统中。但传统的CMA盲均衡算法采用固定步长，导致均衡后剩余误差较大，收敛速度较慢。为解决收敛速度和收敛精度之间的矛盾，一个有效的办法就是用变步长代替固定步长。

针对变步长，国内外学者提出了诸多方法，主要包括：

（1）姚宇宏于《中国新通信》发表的《基于双曲正切函数的变步长盲均衡算法》一文中，将剩余误差作为双曲正切函数自变量，利用该函数模值在自变量为零时取值为零，随着自变量增大模值逐渐增大，最后趋近于1的性质来定义步长；

（2）张天瑜于《长春工业大学学报（自然科学版）》发表的《基于误差峰值的改进型CMA盲均衡算法》一文中，将步长定义成常数与以自然常数e为底的指数函数相乘的形式。其中，常数用来限制步长的取值范围，剩余误差作为指数函数的指数部分控制步长实时变化；

（3）PS Tang等人于International Computer Conference on Wavelet Active MediaTechnology & Information Processing 提出的《Improved algorithm for blindchannel equalization》一文中，将剩余误差作为非线性函数的自变量用于控制步长实时变化。

以上文献虽使用不同方法，但皆是以剩余误差来控制步长实时变化，保证算法在剩余误差较大时使用较大步长，剩余误差较小时使用较小步长，提高了CMA算法的收敛性能。但文献（1）中的方法收敛速度较慢，文献（2）（3）中的方法在零点附近的步长变化较大，导致算法后期步长偏大，不能获得较小的稳态误差。

本发明针对上述优化方法存在的问题，提出一种MPSK信号的CMA盲均衡变步长优化方法，旨在以较低的时间开销提高算法收敛精度。

发明内容

为了解决传统CMA算法收敛速度和收敛精度的矛盾，本发明提出一种MPSK信号的CMA盲均衡变步长优化方法。该发明在传统CMA算法的基础上，利用反比例函数区间单调性，指数函数单调特性及分式相关性质来定义算法步长的表达式，以可变步长代替固定步长，提高了算法的收敛性能。

本发明具体实现步骤如下：

（1）常量初始化：初始化均衡器的阶数、抽头权向量及本优化方法计算步长时涉及到的常量。通过均衡器的输入信号x(n)计算CMA算法恒模常量R₂的值，其计算式为：