[发明专利]一种复数域水声信道自适应均衡方法

说明书

本发明提供的是一种复数域水声信道自适应均衡方法。(1)接收端将通带信号解调为基带复信号作为均衡器输入；(2)基带复信号与均衡器系数卷积得到均衡器的输出；(3)计算期望信号与均衡器输出之间的误差；(4)利用均衡误差定义新的代价函数，按照CAP‑LMS/F算法，均衡器根据每个系数的大小施加不同约束自适应更新均衡器抽头系数。本发明将原有的适用于处理实信号的LMS/F算法拓展到复数域，以便处理基带上的水声复信号；每次迭代时，对均衡器的每一个抽头系数自适应地分配稀疏惩罚项，加快小系数收敛速度的同时减小大系数的收敛误差，提高均衡性能。

技术领域

本发明涉及的是一种水声信号处理方法，具体地说是一种稀疏水声信道均衡方法。

背景技术

水声信道中多途扩展造成的码间干扰以及相对运动造成的多普勒频移使得接收端信道均衡成为一项具有挑战性的工作。最小均方误差(LMS)均衡器由于操作简单计算量小而被广泛应用。然而，该均衡器对输入信号和信噪比敏感，特别是在低信噪比条件下性能严重退化。最小四次方误差(LMF)均衡器利用估计误差的高阶矩作为代价函数能克服LMS的缺点，更好地抑制噪声的干扰。但是，LMF均衡器计算复杂度非常高。结合LMS和LMF算法的优点，LMS/F均衡算法被提出，它能有效提高LMS的均衡性能并保持了其简单性及稳定性。

水声信道均衡器呈现稀疏特性，这是指均衡器的大多数系数接近于零，只有少数值非零。均衡器的这一特点是由水声信道本身的稀疏物理特性导致的。利用此稀疏特性，均衡器性能将会提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种收敛速度快和均衡误差小的复数域水声信道自适应均衡方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)接收端将通带信号解调为基带复信号作为均衡器输入；

(2)基带复信号与均衡器系数卷积得到均衡器的输出；

(3)计算期望信号与均衡器输出之间的误差；

(4)利用均衡误差定义新的代价函数，按照CAP-LMS/F算法，均衡器根据每个系数的大小施加不同约束自适应更新均衡器抽头系数。

本发明还可以包括：

1.所述的定义新的代价函数是通过加入前馈均衡器和反馈均衡器的p范数实现。

2.所述的均衡器根据每个系数的大小施加不同约束自适应更新均衡器抽头系数，是通过把每一个均衡器系数与所有均衡器系数均值比较，对大的系数不施加约束，对小的系数施加强约束实现。

本发明是一种基于复数域最小均方/四次方误差(LMS/F)的稀疏水声信道均衡方法。

本发明针对基带上的复接收信号提出了一种新的复数域LMS/F均衡算法。结合均衡器的稀疏特性，在代价函数中加入p范数约束以提高均衡性能。与传统LMS/F算法相比，本发明中的复数域自适应惩罚LMS/F算法(CAP-LMS/F)在每次均衡过程中根据均衡器系数的大小自适应地分配稀疏约束。对于幅度较小的均衡器系数，存在稀疏约束加快其收敛速度；对于幅度较大的均衡器系数，该约束消失以提高均衡性能。所以新提出的算法在收敛速度和均衡误差上性能均有提升。

本发明的优点在于：

(1)将原有的适用于处理实信号的LMS/F算法拓展到复数域，以便处理基带上的水声复信号；

(2)每次迭代时，对均衡器的每一个抽头系数自适应地分配稀疏惩罚项，加快小系数收敛速度的同时减小大系数的收敛误差，提高均衡性能。

附图说明

图1为复数域水声信道自适应均衡示意图；

图2为CAP-LMS/F算法流程图；