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基于状态实现的自适应信道均衡器研究

作　者: 朱淑平
导　师: 李刚
学　校: 浙江工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 格型滤波器信道均衡自适应滤波均衡器 Bussgang ISI MATLAB IBR
分类号: TN715
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着通信技术的发展,由于有限带宽通信信道失真和畸变引起的码间干扰和信道间干扰是影响通信质量的重要因素。在通信传输系统中,其幅频响应和相频响应是非恒定和线性的,而且会随着外界环境等因素变化,这些都将导致信道系统的畸变。研究合适的信道均衡器对消除这些影响具有理论和实际意义。现如今,自适应信道均衡器是信号处理的一个重要组成部分,在处理信号失真和信道失衡方面,它提供了非常优越的解决方案,其性能也优于一般的固定滤波器。自适应均衡器在结构上就是自适应滤波器,它是信道前向滤波器的一个逆模型,因将其应用在信道均衡上,故而得此名。本文首先叙述了一些自适应滤波的基础知识,详细分析了各类滤波器的参数和结构,并研究它们作为自适应滤波器时的参数向量,比较了各自在收敛性和稳定性方面的性能,同时也分析了各类自适应算法及其算法准则。接着着重介绍了格型自适应滤波器的结构和性能,以及基于此进化而来的正态格型IIR滤波均衡器。接下来分析了一种基于正态格型IIR滤波器发展而来的内在稳定的格型滤波器结构,研究了其作为自适应滤波均衡器时的应用,采用了Bussgang算法准则和黎曼梯度自适应盲均衡算法进行参数向量的求解,同时进行了系统的建模和MATLAB仿真,并通过分析ISI参数性能和零极点图来观察该均衡器的性能。同时,本文提出了一种新型输入均衡实现(IBR)自适应滤波器模型,运用了基于梯度的自适应算法和递归高斯-牛顿预测误差算法来进行参数向量的分析,同样也进行了信道均衡系统的建模和MATLAB仿真,并通过分析ISI参数性能图和零极点图来分析该结构均衡器的性能。对于内在稳定的格型自适应均衡器和新型IBR自适应均衡器,两者分别从考虑二阶形式的模型出发,进行仿真及性能分析,同时将这二者推向了N阶自适应均衡器模型的建模、仿真和性能分析。最后,比较该二个自适应均衡器在信道均衡上的性能,依据相关性能的比较分析,新型IBR自适应均衡器具有更优的信道均衡特性。

全文目录

符号说明  5-7
摘要  7-8
ABSTRACT  8-12
插图  12-14
第1章绪论  14-19
  1.1 课题背景和意义  14-15
  1.2 国内外的研究现状及趋势  15-16
  1.3 本文的研究目标和内容  16-19
    1.3.1 研究目标  16-17
    1.3.2 研究内容  17
    1.3.3 章节安排  17-19
第2章自适应滤波基础  19-32
  2.1 滤波器结构  19-23
    2.1.1 直接型滤波器结构  19-20
    2.1.2 状态空间型滤波器结构  20-21
    2.1.3 格型滤波器结构  21-23
  2.2 自适应算法  23-28
    2.2.1 自适应模型  23-25
    2.2.2 牛顿算法  25
    2.2.3 最陡下降算法  25-26
    2.2.4 最小均方算法  26
    2.2.5 递归最小二乘算法  26-28
  2.3 自适应滤波器  28-31
    2.3.1 收敛性  29-30
    2.3.2 稳定性  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章自适应信道均衡器模型  32-40
  3.1 传统格型自适应滤波均衡器  32-37
    3.1.1 全零点格型滤波器  33-35
    3.1.2 全极点格型滤波器  35-36
    3.1.3 零极点格型滤波器  36-37
  3.2 正态格型IIR 均衡器模型  37-39
    3.2.1 一般正态格型结构  37-38
    3.2.2 基于凹槽滤波器的正态格型滤波器  38-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章基于内在稳定的自适应信道均衡器的系统模型  40-52
  4.1 二阶自适应信道均衡器模型  40-41
  4.2 模型的自适应算法  41-43
    4.2.1 Bussgang 盲自适应准则  42
    4.2.2 基于黎曼梯度的自适应算法  42-43
  4.3 信道系统建模、仿真和性能分析  43-47
    4.3.1 系统建模  43-44
    4.3.2 系统仿真  44
    4.3.3 性能分析  44-47
  4.4 多阶自适应均衡器模型建模、仿真和性能分析  47-50
    4.4.1 级联自适应均衡器模型  48
    4.4.2 系统仿真模型  48-49
    4.4.3 多阶均衡器模型性能分析  49-50
  4.5 本章小节  50-52
第5章新型IBR自适应信道均衡器模型  52-67
  5.1 均衡实现  52-53
  5.2 新型IBR均衡实现模型  53-56
  5.3 模型的自适应算法  56-58
  5.4 二阶信道系统的建模、仿真和性能分析  58-61
    5.4.1 系统建模  58-59
    5.4.2 系统仿真  59
    5.4.3 二阶均衡器系统性能分析  59-61
  5.5 多阶信道系统的建模、仿真和性能分析  61-66
    5.5.1 多阶均衡器系统的建模  61-62
    5.5.2 建模系统的仿真  62
    5.5.3 级联系统的性能分析  62-66
  5.6 本章小节  66-67
第6章总结与展望  67-69
  6.1 总结  67-68
  6.2 进一步研究与展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读学位期间参加的科研项目和成果  73

基于状态实现的自适应信道均衡器研究

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