[发明专利]一种零值吸引PMSER-DF均衡系统及其实现方法

说明书

本发明提供一种零值吸引PMSER‑DF均衡系统及其实现方法。所述系统包括均衡模块、误码指示器以及判决反馈单元；所述均衡模块包括滤波器、系数更新单元、步长更新单元、稀疏控制模块以及零值吸引模块。所述方法包括以下步骤：设置滤波器系数、稀疏对角矩阵及控制参数的初始值；计算滤波器输出信号；计算误码指示信号；计算滤波器稀疏度；计算零值吸引算子；更新稀疏对角矩阵；更新滤波器系数；重复上述步骤，直至均衡器收敛。本发明的特点是它充分利用信道稀疏性的先验信息，引入稀疏度控制的零值吸引算子，在稀疏信道下利用较少的训练序列便可达到优良的系统性能。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种零值吸引PMSER-DF均衡系统及其实现方法。

背景技术

近年来随着我国经济的高速发展，对海洋空间和海洋资源的开发越来越迫切。水声通信作为目前实现水下中、远程无线信息传输的唯一有效技术手段，在未来海洋工程领域中的战略意义日益凸显。然而，水声信道环境复杂，水平面反射、散射都会造成严重的多径干扰，实现长距离传输只能使用低频段音频，收发机的相对移动以及水流等影响都会造成严重的多普勒效应，相较于陆地几个符号周期的信道时延，水声通信中的信道时延可达到上百个，码间串扰非常严重，加之水声信道噪声丰富，噪声功率大，信噪比较低，为对抗严重的码间串扰，需要发展出一种在低信噪比条件下的快速有效的均衡算法。

尽管水声信道时延严重，多径时延可到上百个符号周期，但是经过多次反射、折射、衰减后，接收端接收到的信号是只有几条较强路径的信号的叠加，从而水声信道在本质上表现出稀疏性，根据迫零均衡器的设计准则，水声信道的稀疏性造成均衡器也表现出一定的稀疏性。

一种由华南理工大学提供的基于最小误码率准则的自适应信道均衡器及其实现方法(中国发明专利号：CN102916916A)，该专利的特点是它是直接基于最小误码率准则的自适应滤波器，利用误码指示器将滤波后的输出信号与导频信号映射成误码指示信号以调整均衡器的方向，此方法相较于基于最小均方误差准则的均衡器，在信道冲激响应比较短的条件下收敛速度快，但在长信道中性能相较于基于最小均方误差准则的均衡器要差。另一种由华南理工大学提供的一种成比例MSER自适应判决反馈均衡系统及其实现方法(中国发明专利号：CN108306837B),该专利的特点是在每次均衡器系数更新时分配成比例与滤波器抽头值大小的步长，使得系数绝对值大的抽头值分配的步长大，系数绝对值小的抽头值分配的步长小，同时是基于最小误码率准则推导的迭代公式，对于短稀疏信道和长稀疏信道收敛速度相较于基于最小均方误差准则的均衡器收敛速度快，但当均衡器收敛到后期时，那些小的抽头值占主要影响时，算法收敛速度骤降，影响均衡器整体性能。

在通信领域，误码率、算法复杂度和收敛速度是衡量一个均衡算法性能的主要评判准则，但最重要的时误码率。前面的专利中都采用了基于最小误码率准则的均衡算法达到了较低的误码率，但没有充分利用信道稀疏性的先验信息导致收敛速度不够快。

发明内容

针对现有自适应均衡算法的缺陷与不足，本发明公开一种零值吸引PMSER-DF均衡系统及其实现方法，本发明利用信道稀疏性的先验信息，通过在每次迭代更新时加入零值吸引算子，使得迭代初期均衡器稀疏度较小时，选择那些幅度较小的抽头值进行收缩，当迭代到后期时，小抽头值对均衡算法的收敛性占主要影响时，此时滤波器稀疏度大，零值吸引算子骤降，从而在初期通过零值吸引算子加快均衡算法的收敛速度，后期均匀分配定步长加快后期收敛速度，利用较少的训练序列便可达到良好的系统性能，且适用于短稀疏信道和长稀疏信道。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种零值吸引PMSER-DF均衡系统，包括均衡模块、误码指示器以及判决反馈单元；所述均衡模块包括滤波器、系数更新单元、步长更新单元、稀疏控制模块以及零值吸引模块；

所述滤波器用于对当前时刻k接收到的信号序列r_k以及判决反馈信号序列进行滤波得到滤波器输出信号y_k；