基于分数阶相关熵和分数阶梯度的恒模盲均衡方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114143152A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111424196.3(22)申请日2021.11.26(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人罗勇江赵冬杨家利李佳奇江开禹(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人田文英王品华(51)Int.Cl.H04L25/03(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称基于分数阶相关熵和分数阶梯度的恒模盲均衡方法(57)摘要本发明提出了一种基于分数阶相关熵和分数阶梯度的恒模盲均衡方法，利用均衡器输出信号误差的分数阶相关熵构建代价函数，再利用分数阶梯度方法替换整数阶梯度方法对均衡器的权矢量进行更新，寻找权矢量的最优值。本发明与现有技术相比，不仅能够在弱脉冲噪声环境下实现信道均衡，在强脉冲噪声环境下也能够拥有更低的剩余码间干扰与误码率，且均衡过程所需的时间更短，具有更高效的信道均衡能力。CN114143152ACN114143152A权利要求书1/2页1.一种基于分数阶相关熵和分数阶梯度的恒模盲均衡方法，其特征在于，利用相关熵的分数阶信息构建代价函数，利用分数阶梯度方法对均衡器的抽头权矢量进行迭代更新；该均衡方法的步骤包括如下：步骤1，按照下式，计算每个时刻待均衡信号经均衡器输出的误差：T2en＝|wx|‑R其中，en表示待均衡信号中的第n时刻信号经均衡器输出的信号误差，w表示待均衡信号T中第n时刻信号对应的均衡器权矢量，w＝[w0,w1,w2,…,wk,…wN‑1]，wk表示均衡器的第k个抽头权系数，N表示均衡器抽头权矢量的长度，T表示转置操作，x表示待均衡信号中的第n时T刻信号对应的列矢量，x＝[xn,xn‑1,…,xn‑i,…,xn‑N+1]，xn‑i表示待均衡信号中第n‑i时刻信号的码值，i＝0,1,2,…,N‑1，|·|表示取绝对值操作，R表示与接收到的基带信号统计特性有关的常数；步骤2，按照下式，构建均衡器输出信号的分数阶相关熵的盲均衡代价函数：其中，Jn表示待均衡信号中的第n时刻信号经均衡器输出的信号对应的分数阶最大相关熵的恒模盲均衡的代价函数，exp(·)表示以自然常数e为底的指数操作，ρ表示分数阶相关熵的阶次，其取值是(0,2]范围内的一个分数，σ表示取值为2的核宽参数；步骤3，利用分数阶梯度方法更新均衡器的抽头权矢量：(3a)按照下式，计算代价函数Jn的分数阶梯度其中，表示均衡器输出信号的分数阶最大相关熵恒模盲均衡代价函数的α阶梯度值，α表示分数阶梯度阶次，其范围在[0,ρ]内，sign(·)表示符号函数；*表示取复共轭操作；(3b)按照下式，更新均衡器的抽头权矢量：其中，和wn分别表示待均衡信号中第n时刻信号对应的更新后与更新前的均衡器权矢量，μ表示步长因子，其取值是在范围(1×10‑5,1×10‑2)内根据接收信号的长度进行选择；步骤4，判断更新后均衡器的权矢量变化是否达到稳态，若是，则执行步骤5，否则，执行步骤1；步骤5，得到信道均衡后对应的均衡器最优权矢量。2.根据权利要求1所述的基于分数阶相关熵和分数阶梯度的恒模盲均衡方法，其特征在于，步骤1中所述的与接收到的基带信号统计特性有关的常数是由照下式计算得到的：其中，s表示接收到的基带信号，E[·]表示求期望操作。3.根据权利要求1所述的基于分数阶相关熵和分数阶梯度的恒模盲均衡方法，其特征2CN114143152A权利要求书2/2页在于，步骤4中所述的稳态指的是：若均衡器更新前后的权矢量误差保持不变或者在极小范围内波动时，则均衡器权矢量的变化达到稳态。3CN114143152A说明书1/6页基于分数阶相关熵和分数阶梯度的恒模盲均衡方法技术领域[0001]本发明属于无线通信技术领域，特别涉及无线通信信号处理技术领域中的一种在脉冲噪声环境下基于分数阶相关熵和分数阶梯度的恒模盲均衡方法。本发明可应用于复杂噪声环境下的无线通信系统中，在脉冲噪声环境下，能够有效的抑制脉冲噪声中异常值对传输信号的影响、降低剩余码间干扰和误码率。背景技术[0002]在通信系统中，由于系统传输特性不理想，实际信道不可能满足信号传输的无失真条件，在接收端接收到的信号前后码元的波形会发生畸变，且前部码元会发生严重的拖尾并对后续码元造成影响，这就不可避免地存在着相邻符号间的干扰，即码间串扰。严重影响了系统的性能，使得系统误码率大幅度提高。为了降低误码率,提高通信质量，提出信道盲均衡技术。恒模算法(CMA)的结构简单易于实现，因而得到了较为广泛的应用。目前大多数的盲均衡算法均基于高斯噪声模型提出，随着研究的不断深入，人们发现在实际的通信过程中，实际噪声并不符合高斯分布，而