基于虚拟仪器的矢量信号分析中盲均衡算法研究

摘要

数字调制技术的快速发展对于调制信号的测量精度提出更高的要求。矢量信号分析仪是能够实现数字调制信号综合测量的仪器。然而，信号在传输过程中会产生群时延失真，影响接收端矢量信号分析仪对于信号的解调恢复，从而增大仪器的测量误差。随着现代通信信号传输速率的提高，群时延失真对信号传输的影响也越来越大。因此，在矢量信号分析中，为了能够在接收端实现调制信号调制域的精确测量，需要采取相应的补偿手段对群时延失真进行补偿，均衡技术就是最常用的接收端信号补偿手段，其中，盲均衡算法不需要发送训练序列就能使均衡器进入最佳工作状态，这种优良特性使其在实际通信中被广泛采用。为此，本文对常用的恒模盲均衡算法（CMA）以及修正恒模盲均衡算法（MCMA）进行研究与仿真分析，并利用输入信号的相关性对MCMA算法的固定步长进行修正，实现算法的变步长迭代。基于虚拟仪器实现矢量信号分析仪时，结合对盲均衡算法的研究，软件部分加入均衡策略，提高仪器的测量精度。
　　全文主要研究工作包括以下几点：
　　第一，对矢量信号分析的基本原理进行研究，分析常用调制信号的显示方式及衡量标准。对群时延进行研究并对信道的群时延失真进行了建模仿真，分析群时延在传输过程中产生的信号畸变。
　　第二，信号传输中群时延失真带来的影响可以采用均衡算法进行补偿，因此，对均衡算法进行研究，对常用Bussgang类盲均衡算法中的CMA以及MCMA进行综合仿真分析，比较分析迭代效率、算法收敛误差等性能。MCMA算法能够克服CMA算法对于相位不敏感的不足，但是算法的代价函数采用固定步长进行迭代，步长与收敛稳定性之间存在相互制约。为此，本文利用输入信号之间的相关性对算法的迭代步长进行修正，使步长能够根据输入信号的相关性不断调整，克服固定步长的缺陷，信号收敛之后的剩余码间干扰较算法改进之前能够降低大约5dB。
　　第三，对基于虚拟仪器的矢量信号分析仪进行设计与实现，采用PXI硬件开发环境与LabVIEW软件编程相结合的手段实现矢量信号分析，用LabVIEW软件编程实现了信号正交解调与调制域的测量，并对测量结果进行显示，在软件实现中加入盲均衡算法对信号传输中的失真进行补偿，提高仪器测量精度，使测量指标能够满足标准仪器的要求。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文组织结构安排

第二章 矢量信号分析技术

2.1矢量信号分析

2.2矢量信号分析中对于调制信号的观察方式

2.3矢量信号分析中对于调制量的定量分析

2.4群时延失真引起矢量信号解调误差

2.5本章小结

第三章 群时延失真与盲均衡算法研究

3.1群时延

3.2自适应盲均衡

3.3盲均衡算法

3.4盲均衡算法在群时延环境中的仿真分析

3.5本章小结

第四章 虚拟矢量信号分析仪的整体设计与实现

4.1 PXI硬件开发环境

4.2软件设计

4.3矢量信号分析中盲均衡的运用

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1研究结论

5.2研究展望

参考文献

致谢

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