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信道均衡技術(shù)與基于FPGA的自適應(yīng)均衡器的研究與設(shè)計

2017-10-26 | rar | 0.2 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

  近年來,自適應(yīng)均衡技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛,利用自適應(yīng)均衡技術(shù)在多徑環(huán)境中可以有效地提高數(shù)字接收機的性能。為了適應(yīng)寬帶數(shù)字接收機的高速率特點,本文闡述了自適應(yīng)均衡器的原理并對其進行改進。最后使用FPGA芯片Verilog HDL設(shè)計實現(xiàn)了自適應(yīng)均衡器并仿真驗證了新方法的有效性。

  信道均衡技術(shù)(Channel equalization)是指為了提高衰落信道中的通信系統(tǒng)的傳輸性能而采取的一種抗衰落措施。它主要是減小信道的多徑時延帶來的碼間串?dāng)_(ISI)問題。其原理是對信道或整個傳輸系統(tǒng)特性進行補償,從而達到系統(tǒng)傳輸?shù)囊?。在實際的通信系統(tǒng)中,信道的特性是未知的并且是不理想的,傳統(tǒng)的均衡器無法滿足系統(tǒng)的要求,自適應(yīng)均衡器直接從傳輸?shù)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>信號中,根據(jù)某種算法不斷調(diào)整系統(tǒng)中濾波器的增益,來適應(yīng)信道的隨機變化,從而有更好的失真補償性能,使均衡器總是保持最佳的工作狀態(tài)。FPGA以其處理速度快、開發(fā)周期短、可重復(fù)修改、開發(fā)工具智能、支持并行處理等優(yōu)點成為現(xiàn)代通信領(lǐng)域硬件設(shè)計的首選方式之一?;贔PGA實現(xiàn)的自適應(yīng)均衡器能夠更好地適應(yīng)當(dāng)前通信的發(fā)展要求,具有更廣闊的應(yīng)用前景。

  最小均方誤差算法(LMS)是較常用的一種實現(xiàn)自適應(yīng)均衡器的算法,也是FPGA實現(xiàn)自適應(yīng)均衡器的最理想的算法,所以本文選擇使用LMS算法設(shè)計均衡器。本文所設(shè)計的自適應(yīng)均衡器是寬帶數(shù)字接收機的一部分,為了滿足寬帶系統(tǒng)的高速率,實時性的特點,在算法設(shè)計,對LMS算法進行一定的改進。

 LMS算法基本原理

  LMS算法是基于最小均方差準(zhǔn)則的維納濾波器和最速下降法(method of steepest descent)提出的,其公式如下:

  y(n)=uT(n)w(n) (1)

  e(n)=d(n)-y(n) (2)

  w(n+1)=w(n)+2μe(n)u(n) (3)

  d(n)為期望輸入信號,e(n)為誤差,其中μ為步長因子,用以控制收斂速度與穩(wěn)定性,LMS算法收斂的條件為:0

  LMS算法的基本步驟如下:

  步驟1,初始化w(0)=0,n=0;選擇μ;

  步驟2,根據(jù)式(2)(3)計算誤差e(n)和w(n+1);

  步驟3,若誤差不滿足要求,更新n=n+1,重復(fù)步驟2,若滿足要求則停止迭代。

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