提高自适应通道均衡器性能的对角加载法
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A b s t r a c t . I n a d a p t i v e c h a n n e l e q u a l i z i n g , t h e g e n e r a l i z e d i n v e r s e m e t h o d b a s e d o n l e a s t - s q u a e r i s u s e d t o s o l v e a n e q u a l i z e r ' s w e i g h t c o e f i c i e n t , a n d m a t r i x ' s m o r b i d i t y m a y s e v e r e l y d e g r a d e t h e e q u a l i z e r ' s p e r - f o t m a n c e . T h i s p a p e r e x p l o i t s t h e m e t h o d o f d i a g o n a l l o a d i n g t o s o l v e t h e m a t r i x ' s m o r b i d i t y , a n d t h e n t h e d i - a g o n a l l o a d i n g i n l f u e n c e o n t h e e q u a l i z e r ' s p e r f o r m a n c e i s s t u d i e d . C o m p u t e r s i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t d i - a g o n a l l o a d i n g c a n s o l v e t h e m a t r i x ' s m o r b i d i t y , m e a n w h i l e t h e a d a p t i v e c h a n n e l e q u a l i z e r ' s p e r f o r m a n c e c a n b e g r e a t l y i m p r o v e d . K e y w o r d s ; a d a p t i v e c h a n n e l e q u a l i z i n g ; f r e q u e n c y g e n e m a t r i x ; d i a g o n a l l o a d i n g
1 0 1 5 2 0 2 5 3 0
均衡鹅阶数
图2 S 随均衡器阶数N 增大变化关系图
朴 2561 } 25608 25607 朴 25605 256be 256D3 25602 朴 盅
目 P 、 颐橄嵌
1 . 2均 衡 效 果评 价
致 性 会 严重 影 响系 统的 整 体 性能 “ - 3 1
自 适应通道均衡器是解决 通道间失配的有效 手段. 在均衡中, 可供选择的均衡器权系 数求解时 通常为避免直接的矩阵求逆而采用一些需要一定 收敛时间的递推估计算法, 其自 适应速度不可能 做的很高. 限制了它的很多应用场合. 由 于超大规 模集成电 路高速专用数字信号处理器以 及数字器 件成本的不断降低, 可以采用矩阵直接求逆的方
I 本文采用对I R滤波器的零极点加扰动来模 拟通 道失 配 特 性[ s 1 表征 均 衡效 果主 要为 两 个量 , ] ’ [ 即剩余幅度失配E e 及剩余相位失配E , , 分别为
燕
二 一 ! r 1 2 B f } I D ( i } ) 卜 , 、 ! ” 又  ̄随均衡器阶数入 增大变化关系图 E , 一 } 2 x 1 B 你 f - , e ( 二 n a t I R m e [ D D ( ' i m ) ] ) ) , “ d " ' , ' 0
适应均街器的性能.
关键词: 自 适应通道均衡; 须率因子阵: 对角加载 中图分类号二 T N 9 1 1 . 7
A Me t h o d o f D i a g o n a l L o a d i n g f o r I m p r o v i n g A d a p t i v e C h a n n e l E q u a l i z e r ' s P e r f o r m a n c e
2 矩阵病态的解决方法
由 矩阵 理论可知, 衡量矩阵病态的数据标准 为条件数S ' s 越大, 矩阵越易病态. 设R有N个 特征值2 . , 2 z , . . . , 2 H , 则 S 二} 2 . , . l / k -l ( 6 ) 其中 2 .= m a x ( 2 , } , 0 , } v ) , 蝙二 m i n 执 人 ,劫 对矩 阵R , 在B T = 0 . 5 ( T = 1 优, 不 为数据采样率) 、 M二 1 2 8 时. 通过计算机仿真, 给出 S , 2 2 - 随均衡器 阶 数N 增大的变化关系图, 分别如图2 一 图5 所示
均衡器原理 自适应通道均衡的目的就是使各个通道有一
万方数据
第3 期
王 振力 等: 提高自 适应通道均 衡器 性能的 对角 加载法
致的频率响应. 假定共有K 个通道, C . , o 动, C G 动 ( U 一 1 , 2 , . . . , }分别表示参考 通道和任一失酉 乙 欲 道的 固 有频率响应. 均衡器可用 N阶F I R 滤波器来拟 合, 抽头间时延为△ . 图I 给出了 参考通道和第 j 路失配通道的校正原理图.
收稿日 期: 2 0 0 2 - 0 5 - 2 9 ;修订日 期: 2 0 0 2 - 0 6 - 2 1 作者简介:王振力 ( 1 9 ”一 ) . 男, 硕士生.
析. 本文采用了 最小二乘的广义求逆法求解均衡 器权系数, 研究了 均衡器阶数增加时, 矩阵产生病 态的原因, 讨论了对角加载可以有效解决矩阵的 病态, 并分析了对角加载对均衡器性能的影响. 自适应均衡器原理及均衡效果评价
对于一个多通道处理器系统 ( 如相控阵雷达 接收机) , 它有一个重要特点, 就是要求在整个动 态范围内, 各路的振幅和相位特性一致性好. 但是 信号在传输、 变换、 放大的过程中, 不可避免地会 引起各路信号之间振幅和相位的相对变化, 使得 各通道之间的频率特性很难达到一致, 这种不一
法, 以求得快速的响应时间和稳定的结果. 因此最 小二乘意义上的广义求逆法较好. 但是利用该法 求解均衡器权系数时, 常常会受到均衡器阶数的 限制. 主要原因 是矩阵病态的困扰. 为解决这一问 题, 文献[ ]提出了 ’ 对角 加载的思路, 而没有深入分
加 扣 、
H , ( 1 ) , ・ , H , ( M- 1 ) ] } , H , ( m ) 二 H( m ) C . ( m ) / C ( m ) , M
为第 i 路均衡器频率响应H , 伽) 在均衡频带 B内 的测量值个数; 频率因子阵4 ‘ { ‘ 公, a . . = e x p [ 习
W a n g Z h e n l i ' , W a n S h a n h u 2 , L i R o n g f e n g ' , L i H o n g b i n 2
( L G o r u p o f G r a d u a t e , A F R A , W u h a n 4 3 0 0 1 9 , C h i n a ; 2 . D i v i s i o n o f S c i e n t i f i c R e s e a r c h , A F R A , W u h a n 4 3 0 0 1 9 , C h i n a )
第
空 军 雷 达 学 院 学报
J o u na r l o f Ai r F o r c e R a d a r A c a d e m y
V o l . 1 6 No
S e p
0 0 2
提高自适应通道均衡器性能的对角加载法
王振力 ’ ,万山虎 ’ , 李荣锋’ ,李宏斌2
t 1 . 空军雷达学院研究生队. 湖北 武; x 4 3 0 0 1 9 ; 2 . 空军雷达学院科研部, 湖北 武A 4 3 0 0 1 9 )
摘 要: 在自 适应通道均衡中, 采用基于最小二乘的广义求逆法求解均衡器权系数时, 矩 阵病态 会严重影响均衡器的校正性能. 本文采用对角加载法解决矩阵病态问题, 分析了 对角加 载对均衡器性能的影响. 仿真实 验表明, 对角加载在解决矩阵病态的基础上, 可以大大 提高自
图 I 均衡器原理框图
( 图 5 为 图 4 的 局 部 放 大 图 ) , 图 中 乙 表 示 对 角 加 载
因子. 在图3 、 图4 中. L 二 0 , 1 0 - 6 , 1 0 - 7 时, 三条曲 线对 应的值相差很小, 故图中 三条曲 线重合在一起. 为 为使参考通道和第 i 路失配通道的频率响应 了 从本质上分析对角加载对矩阵 左 特 性的影响, 仿 完全一致, 必须有 均衡器阶数N的 选择范围 为卜 3 3 , H , o w ) = [ C AW ) / G ( w ) j H ( j w ) ( 1 ) 真时 由图2 一 图5 作如下比 较分析: 式中H , { j 动 为待求的第 i 路均衡器的频率响应; ( l ) 有无对角加载的比 较. 当 L = 。 即无对角 加 H( j 动 二 e } , + - o n o 是全通线性相移网 络频率响应, 载时, S 随N 增大而增大的 变化趋势很明显. 说明 其作用是保证各通道有相同的时延. 了 均衡器阶数N 越大, 矩阵 R 越易病态. 但当 N 增 采用最小二乘的广义求逆法求解N阶F I R 滤 大到一定阶数, 会出 现条件数 S 随N增大而抖动 波 器的 权系 数矢 量h , 其 解的 形 式为 9 [ 1 这是因为此时 R矩阵行( 列) 间元素相关 h 二 R - ' d ( 2 ) 的现象. 从而出现了如图5 所示偏。 的随N 其中R 二 A " A , d = A " b , H表示共扼 转置j一 [ H , ( 0 ) , 性进一步增强,