基于信道估计的改进单载波频域块LMS算法研究.doc

基于信道估计的改进单载波频域块LMS算法研究1引言在现代通信系统中，由于多径效应引起码间干扰，多径时延扩展到数十到数百个符号, 从而导致接收信号的波形失真引起误码均衡是现代通信中广泛采用的消除码间干扰，减小 系统的误码率的一种常用技术它是将接收机的均衡器产生与信道相反的特性，用来抵消由 信道时变多径传播特性引起的码间干扰（ISI）o在对抗多径衰落信道方血，基本的传输技术 可以分为单载波和多载波两大类在多载波技术中，典型代表是正交频分复用（OFDM）技术，它通过IFFT （快速傅立 叶反变换）变换将原始的数据符号调制到正交的了载波上，频谱利用率高，系统复杂度较低但对定时谋羌和载波同步比较敏感，峰均功率比（PAPR）较大单载波系统时域均衡的方式是利用波形补偿的方法将失真的波形直接加以校正，如 线性均衡（LE）和判决反馈均衡（DFE）单载波时域均衡技术已经在有线和无线通信中得 到广泛的应用，但是时域均衡器复杂度与信道最大时延扩展成正比，时延扩展越大，需要的 抽头阶数越高，因此增加了实现难度[1].单载波频域均衡（SGFDE,Single Carrier Frequency -Domain Equalization）是解决宽带 无线通信系统中多径衰落问题的一个比较新的方案，近年来对单载波频域均衡的研究逐渐增 多，并且在IEEE 802.16无线城域网中，将OFDM技术和基于单载波频域均衡的传输方案 纳入标准[2].单载波频域均衡技术综合了单载波调制和OFDM的优点，是一种很有竞争力 的对抗多径衰落信道的技术。

单载波频域均衡在接收端使用FFT （快速傅立叶变换）变换对数据块进行处理，大大 降低了接收端的复杂性，提高了系统效率，常见的有线性均衡，频时混合的判决反馈均衡, 频域块最小均方等算法由于SC-FDE在系统的初始化启动过程中收敛速度较慢，因此木 文将通过引入基于滑动相关的信道估计的算法的改进来提高收敛速度，来使系统更快达到稳 定性，使用仿真分析和实际应用来验证改进算法的特性2单载波频域均衡算法原理单载波频域系统如图1所示在发射端，输入数据经过映射（4QAM或16QAM等 方式）后，加上帧头（PN序列）组成帧，然后经过信道发出在接收端，去掉帧头，通过 FFT和IFFT变换來实现频域均衡,再通过对信号进行解映射，最后输出数据单载波频域均衡是基于把接收的数字信号按块在频域进行处理，运用信号处理中时域 卷积等价于频域相乘的原理，并充分利用成熟的（快速傅立叶变换）FFT算法，降低系统 的复杂度，提高均衡器的收敛速度这里频域均衡部分采用频域块最小均方（FBLMS）算 法⑶.由于FBLMS算法中己经使用LMS作为自适应更新的方式，传统方法一般是将抽头 系数的初始值一般设为1,再用盲均衡算法如启停算法（SAG）,恒模算法（CMA） ［4］的方法 来进行启动。

盲均衡算法是作为训练模式和判决模式的补充手段，利用数据木身的特性来恢 复发送的原始数据但是存在启动速度慢，在某些恶劣的信道条件下甚至无法很好的正常工 作的缺点因此捉出引入信道估计的改进算法来改善这一情况3信道估计算法利用发送数据的已知帧头数据，川信道估计的方法求得一个初始值赋值给均衡器的抽 头系数由于信道估计值已经包含了一部分正确的信道信息，均衡器用这部分正确的抽头系 数进行更新，在初始引导正确后再进行信道跟踪就较为容易因此可以加快系统进入稳定工 作状态的速度，优化了传统的FBLMS的算法在系统中只用信道估计的算法做初值的赋值, 数据的均衡算法仍采用频域块故小均方算法白适应收敛考虑相关信道估计算法实现较为简 单，十分适合用来做初步的信道估计相关信道估计算法［5］工作原理如图3所示，这里以3径的情况为例进行说明发送 伪随机序列（PN序列）长度为N,在经过多径信道之后，发送PN序列变成了分别经历了不 同延时和衰落的3径PN信号接收PN信号正是这3径的混合从接收PN信号的起始 时刻开始，木地PN序列滑动移位与接收PN信号作滑动相关在木地PN序列滑动到与3 径信号吻合的3个时刻，相关器分别输出3个相关峰，而其它时刻则输出幅度较小的相关 值。

整个相关过稈中相关器的输出作为信道冲击响应的估值h.用相关方法的具体步骤如下:。