无线通信信道均衡技术研究

摘 要：无线通信信道均衡技术的发展是我国发展数字通信技术的关键，但随着通信技术的不断发展，在无线电通信系统中传统的自适应均衡技术的缺点已经逐步显现出来，传统的均衡技术通信效率比较低，浪费通信容量。因此，信道均衡技术的研究已经成为通信领域研究的重点项目。文章通过阐述Buss gang信道均衡算法的基本原理和优缺点，以期找到适合计算信道均衡计算的方法。

关键词：无线通信；信道；均衡技术

1 无线通信信道均衡技术研究现状

无线通信信道均衡技术研究从1975年开始出现第一次计算方法至今已经近三十年，经过几代的研究，已经出现了多种信道均衡计算方法。信道均衡技术最早应用于电话信道方面，电话信道的特点是信道频率不平坦以及相位成非线性变化，因此采用增加线圈的办法改变电缆的特性，也就是我们常说的线性均衡。经过长期的研究得出线性均衡器对于改变电话信息的信道是比较耗得，因此这种方法被广泛的应用于无线通信信道均衡计算。但是随着科学技术的不断发展，通信技术也逐渐发展，这种方法的弊端渐渐的显现出来，因此现在就把研究的重点放在了改变步长和改进即稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面。现在关于无线信道计算方法应用最广泛的就是最小均方（LMS）算法和盲均衡算法（CMA）等，这两种方法计算时函数的收敛性和均衡性都比较好，这两种方法的采用降低了信道系统的传输效率，改变了原来电话信道信号的传输途径的多样化和信号的强弱不一致产生码间干扰的现象。随着无线信道均衡技术的深入研究，研究出了比较典型的盲均衡算法Bussagang技术的盲均衡算法，随着技术的发展，人们对移动通信系统的性能要求越来越高。因此我们有必要设计出与之相适应的各种信道均衡方法，以提高系统性能是十分必要的。当前，信道均衡计算的主要有四种方法分别为：第一种Bassgang类算法、第二种高阶统计量算法、第三种盲序列估计法、第四种神经网络法。目前，我国主要采用的信道计算方法就是 Bassgang类算法。

2 Bussgang盲均衡算法

2.1 Bussgang盲均衡算法的基本原理

Bussgang盲均衡算法作为目前我国信道均衡计算方法的其中之一，它是在自适均衡技术基础上发展起来，这种计算方法保持自适均衡计算法简单性的特点，没有增加计算难度，Bussgang盲均衡算法在应用时物理概念比较清楚，计算过程易于实现，但是这种计算方法的收敛时间相对较长，这样产生的计算误差就会较大，次计算方法采用的是函数的非凸性来进行计算。Bussgang盲均衡算法的基本原理是利用函数非凸性特点，首先建立一个理想的代价函数，让理想状态下的系统处于函数的极小值点，然后采用某种计算方法找到函数的极值点，此函数的极值点就是理想系统的最佳状态，这样的系统也是最理想的计算环境系统。

2.2 Bussgang性质的盲均衡算法

目前采用Bussgang盲均衡算法的计算方法比较多，其中主要算法有Sato算法、Godard算法、决策指向（DD）算法和BG算法等，在这些计算方法中Godard算法是被广泛使用的一种算法。

Godard算法：

Godard算法是由Godard和Treichter分别提出的，他们的计算原理是通过处理找到函数的最小值，这种指令是有无线信号的高阶性来完成的。Godard算法是Bussgang算法中一个比较特殊的计算方法，它的计算指令来至于无限信号的高阶性，通过系统处理找到函数的最小值和最小极值点。

2.3 Bussgang性质的盲均衡算法比较

在Bussgang盲均衡算法中：

（1）CMA算法计算最稳定的方法，在多种信号路径中均衡效果最好的计算方法，次计算方法能够将多种信号较弱和较强的信号进行综合处理，达到输出信号和输入信号频率更加接近，是信号更加紧凑。

（2）在误码率方面，CMA算法也是最好的，其它的计算方法相对差一些，其中BG算法是最不好的，Sato与DD算法相差无几。

（3）在稳态剩余计算误差方面， CMA算法是最差的，而DD算法是稳态剩余计算误差最小的。

在信道均衡计算实际应用中，由于CMA算法计算过程比较简单易行，函数的收敛性比较好，在无线通信信道均衡计算中得到重点研究，但是CMA算法是稳态剩余计算误差最大的，在输出信号的信号与噪声的比大于17dB后函数的收敛达到平衡时误码率达到最小，对于信道均衡计算来说计算方法采用函数的收敛状态是十分重要的，如果函数的收敛速度过慢会导致误码率累积，造成误码率累积而变大，因此要采用CMA算法必须从两个方面进行改进即稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面，主要需要改进改变函数收敛的步长将原来的固定不长转换成变步长，这样可以加快收敛的速度，另外就是结合其它计算方法的优点例如：将CMA算法与DD算法结合起来充分利用两种算法的优点，在计算的过程中可以很好的控制CMA算法稳态剩余计算误差比较大的问题。

3 无线通信信道均衡技术研究仿真实验比较

通过研究Bussgang性质盲均衡算法、CMA算法对这两种算法计算原理和性能进行仿真实验。

仿真实验1：对Bussgang性质盲均衡算法在2PAM信号使用方面进行研究主要是研究稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面以及计算时误码率的分析，通过实验研究得出Bussgang性质盲均衡算法的最有结论。

仿真实验2：对CMA算法在4QAM信号使用方面进行研究，主要在信号的有效性和步长选择对稳态剩余计算误差方面和收敛速度方面的影响，经过实验研究得出的结论是：加大步长可以使收敛的速度加快，使稳态剩余计算误差较大；相反的减小步长可以降低收敛速度，得到较小的稳态剩余误差，因此在实际应用时我们应该全盘的考虑，找到适合信道均衡计算的取舍方式，在不同的信道中收敛的效果也有一定程度上的影响。

4 结束语

随着科技的发展，现代通信技术也迅速的发展，无线信道均衡技术的发展已经成为通信技术发展的主要项目，对于无线通信信道均衡技术的研究，文章主要从无线通信信道均衡技术研究现状和Bussgang盲均衡算法进行研究，找到多种信道均衡计算方法中适合我们实际应用的方法，并通过仿真实验来说明Bussgang性质盲均衡算法在2PAM信号使用方面和CMA算法在4QAM信号使用方面的优缺点，和对各种信道均衡算法的收敛性能的分析，找到适合计算信道均衡计算的方法。

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作者简介：肖长期（1987，5-），男，湖南娄底人，西安工业大学电子信息工程学院，硕士研究生在读，研究方向：通信信息网络。