改進(jìn)收斂的單載波數(shù)字電視地面廣播均衡算法研究.pdf

1、自適應(yīng)均衡是單載波數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它決定了接收機(jī)所能達(dá)到的最佳性能，也是接收機(jī)中計(jì)算復(fù)雜度最大的模塊。本文的主要工作就是根據(jù)數(shù)字電視地面廣播信道的特點(diǎn)，研究高性能和低計(jì)算復(fù)雜度的均衡器，以達(dá)到性能和計(jì)算復(fù)雜度的較好折衷。 本文首先介紹了數(shù)字電視的概念、優(yōu)點(diǎn)和數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的分類，以及當(dāng)今世界上主流數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)的發(fā)展史。分別以ATSC和DVB-T為代表，介紹了兩種不同技術(shù)流派的幀結(jié)構(gòu)、原理和關(guān)鍵

2、技術(shù)，并比較了這兩種技術(shù)的優(yōu)劣。然后介紹了無線信道對(duì)于傳輸信號(hào)造成的影響，其中的小尺度衰落對(duì)于接收機(jī)性能的影響更為復(fù)雜，根據(jù)信號(hào)參數(shù)和信道參數(shù)之間的關(guān)系，我們給出了小尺度衰落信道的分類。然后討論了無線通信系統(tǒng)的建模，接著給出了一組代表不同類型的典型數(shù)字電視地面廣播信道，它們能夠全面地測(cè)試所設(shè)計(jì)均衡器的性能。 然后，我們回顧均衡理論，分析各種均衡器在數(shù)字電視地面廣播環(huán)境下的工作特性和計(jì)算復(fù)雜度。接著，我們給出了帶通自適應(yīng)判決反饋均

3、衡器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并把維納濾波的幾何解釋應(yīng)用于該實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，使得更清晰地理解帶通自適應(yīng)判決反饋均衡器。為了在性能和計(jì)算復(fù)雜度之間取得較好折衷，我們把LMS自適應(yīng)的分?jǐn)?shù)間隔判決反饋均衡器作為基本結(jié)構(gòu)，并把相關(guān)的操作統(tǒng)一到符號(hào)速率上，這有助于我們更好地理解LMS自適應(yīng)的分?jǐn)?shù)間隔判決反饋均衡器的工作過程，然后給出了該基本結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇的工程指導(dǎo)原則。在此基礎(chǔ)上，我們提出了魯棒控制的自適應(yīng)均衡算法，該算法從兩個(gè)方面改進(jìn)均衡器的性能：反饋盡可能準(zhǔn)確的判

4、決值和生成盡可能精確的誤差信號(hào)，然后我們給出了與之密切聯(lián)系的控制參數(shù)的指導(dǎo)原則。仿真結(jié)果表明改進(jìn)的魯棒自適應(yīng)均衡器即使在惡劣信道下也能平滑地收斂到穩(wěn)定工作。 接著，我們回顧了硬件可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)均衡器的基礎(chǔ)：算法實(shí)現(xiàn)的硬件方案和流程，定點(diǎn)自適應(yīng)算法的理論。然后給出了具體實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)部分：均衡器算法到硬件實(shí)現(xiàn)的映射，另一方面是均衡器定點(diǎn)設(shè)計(jì)問題。我們根據(jù)不同信號(hào)的重要性和對(duì)于定點(diǎn)的敏感程度來確定合適的位寬，并出給了位寬選擇的流程，并通過

5、仿真確定了最終的位寬。由于定點(diǎn)噪聲在自適應(yīng)均衡器環(huán)路中積累會(huì)導(dǎo)致性能的下降，在極端情況下，會(huì)導(dǎo)致均衡器的崩潰。所以，我們提出了簡(jiǎn)單的對(duì)稱leaky-LMS算法，以抑制抽頭系數(shù)趨向于任意大值(參數(shù)漂移)。仿真結(jié)果表明該算法能夠有效地降低均衡器定點(diǎn)化帶來的性能損失。最后，為了進(jìn)一步提高自適應(yīng)均衡器的性能，我們把子帶自適應(yīng)濾波和魯棒自適應(yīng)均衡器結(jié)合起來，提出了魯棒控制的子帶自適應(yīng)均衡算法。訓(xùn)練序列期間盡可能充分地收斂，可以降低均衡器后續(xù)工作的

6、壓力。子帶自適應(yīng)濾波能夠在不增加計(jì)算復(fù)雜度的情況下，加快自適應(yīng)均衡器的收斂速度，這個(gè)特性對(duì)于已經(jīng)高計(jì)算復(fù)雜度的數(shù)字電視地面廣播自適應(yīng)均衡器是非常重要的。我們首先回顧了與子帶自適應(yīng)濾波相關(guān)的概念和理論，這是我們后續(xù)工作的基礎(chǔ)。然后，我們把子帶自適應(yīng)濾波應(yīng)用于前面設(shè)計(jì)的魯棒自適應(yīng)均衡器，子帶自適應(yīng)的方式采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)，子帶自適應(yīng)濾波用于前饋濾波器。根據(jù)分?jǐn)?shù)間隔判決反饋均衡器的等效結(jié)構(gòu)，我們得到子帶自適應(yīng)的LMS分?jǐn)?shù)間隔判決反饋均衡器，仿真結(jié)果