变步长LMS自适应均衡算法研究及其在DSP上的实现

摘要

在信号在传输过程中，信道带宽限制和无线信道的多径效应都有可能引起符号间干扰，导致误码率增大，影响通信系统的性能。自适应均衡是当前普遍使用的一种抑制符号间干扰的技术，其核心是均衡算法，主要分为LMS算法和RLS算法两大类。LMS算法因其原理简单、性能优良，得到了广泛应用。定步长LMS算法的收敛速度和稳态误差存在矛盾：当采用大步长时，收敛速度快，但稳态误差大；而采用小步长时，稳态误差低，但收敛速度慢。为了解决这一矛盾，均衡时都采用变步长LMS算法，以便在收敛速度和稳态误差之间取得折中。但已有的变步长LMS算法存在收敛速度慢、稳态误差大和易受噪声影响等缺点。
　　 在大量阅读变步长LMS算法相关文献的基础上，论文对多种LMS算法进行了研究和分析，建立了步长因子和误差信号之间的非线性关系，提出了一种基于改进的双曲正切函数的变步长LMS算法(HTLMS算法)。该算法采用当前时刻误差与上一时刻误差乘积的绝对值来调节步长，并通过引入绝对估计误差扰动量来更新自适应均衡器抽头向量。然后在MATLAB平台上，在不同信噪比条件下，与多种LMS算法进行了仿真比较。结果表明，提出的算法具有收敛速度快、稳态误差低和噪声抑制能力强等特点。
　　 最后，在TMS320C6713 DSK平台上验证了提出的算法。通过编写DSP代码实现了基于该算法的自适应均衡器和QAM数字通信系统。结果表明，该算法能较好地抑制符号间干扰。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1论文背景及研究意义

1.2自适应算法的研究历史和现状

1.3均衡技术和均衡器

1.4论文主要内容

第二章 QAM数字无线通信系统

2.1 QAM调制原理

2.1.1二进制比特流的串并转换

2.1.2符号映射和星座图

2.1.3成型滤波

2.1.4载波调制

2.2 QAM解调原理

2.3无线多径信道模型

2.3.1无线信道的多径效应

2.3.2多径衰落信道的模型

2.4本章小结

第三章 LMS自适应滤波算法研究

3.1自适应滤波器

3.2均方误差准则下线性横向滤波器的最优化

3.3最速下降算法

3.4 LMS自适应算法

3.4.1算法原理

3.4.2 LMS算法的失调

3.4.3平均时间常数

3.5常用的几种LMS算法

3.5.1定步长LMS算法

3.5.2基于遗传算法的变步长LMS算法

3.5.3 SVSLMS算法

3.5.4 G-SVSLMS算法

3.5.5箕舌线LMS算法

3.5.6其它LMS自适应算法

3.6一种新的变步长LMS算法

3.6.1算法收敛性分析

3.6.2算法抗噪声性能分析

3.6.3抽头权向量的更新

3.7论文提出的算法的仿真

3.7.1论文提出的算法的参数测试

3.7.2论文提出的算法与其它LMS算法的仿真比较

3.8本章小结

第四章 LMS自适应均衡算法的DSP实现

4.1 DSP硬件平台

4.1.1 TMS320C6713 DSP芯片的结构

4.1.2 TMS320C6713 DSK开发平台

4.2软件开发环境

4.2.1 CCS6000集成开发环境

4.2.2 DSP/BIOS系统

4.3自适应均衡算法在DPS上的实现

4.3.1系统的参数配置

4.3.2自适应均衡器的实现

4.4代码分析与优化

4.5本章小节

第五章总结和展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果