面向水声通信的变抽头长度盲判决反馈频域均衡算法.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CN110430151A(43)申请公布日2019.11.08(21)申请号201910606760.X(22)申请日2019.07.06(71)申请人哈尔滨工业大学（威海）地址264200山东省威海市文化西路2号(72)发明人刘志勇谭周美李博(74)专利代理机构威海科星专利事务所37202代理人初姣姣(51)Int.Cl.H04L25/03(2006.01)H04B13/02(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称面向水声通信的变抽头长度盲判决反馈频域均衡算法(57)摘要本发明涉及水声通信技术领域，具体的说是一种能根据具体信道包络，动态调整频域抽头长度，实现更好的均衡性能，从而有效提高水声通信的链路可靠性的面向水声通信的变抽头长度盲判决反馈频域均衡算法，首先研究了盲判决反馈频域均衡，并仿真验证了盲判决反馈频域均衡的优势；在此基础上，研究了变抽头长度盲判决反馈频域均衡，仿真结果验证了变抽头算法能根据信道包络不同动态调整频域滤波抽头长度，且证明了盲判决反馈频域均衡在误码性能方面的优势。CN110430151ACN110430151A权利要求书1/3页1.一种面向水声通信的变抽头长度盲判决反馈频域均衡算法，其特征在于：假设基于多模盲均衡(MultimodulusAlgorithm,MMA)的变抽头长度盲判决反馈频域均衡器当前段的前后馈抽头系数向量为：YVT(n)＝FFT([g(1),g(2),...,g(n+l-1)])(14)FVT(n)＝[FVT(1),FVT(2),…,FVT(n+l-1)](15)BVT(n)＝[BVT(1),BVT(2),…,BVT(n+l-1)](16),其中，l为当前变抽头盲均衡采用的抽头长度，也是迭代块大小，另外，抽头权向量的初始化同式(13)；第l段产生的误差信号为：22el(n)＝(R2R-|(al,q)R|)(al,q)R+i(R2I-|(al,q)I|)(al,q)I(17)每迭代i次产生一段误差信号，设每段长度为m，且m＝i*Q，Q为迭代块大小，每增加P个抽头，l＝Q+P；由当前段的误差信号e(l)可计算得到每一段的均方误差：变抽头长度盲频域均衡器的抽头长度更新过程如下：计算当前抽头长的均方误差A(l)与之前抽头长下的均方误差A(l-1)比较两段的MSE，若Al≤αupAl-1，抽头长度增加P个抽头长度，并且增加后的抽头系数向量以及均衡输入做如下更新：YVT(k)＝FFT([g(n),...,g(n+l+P-1)])(21)若Al(n)≥αdownAl-1(n)，则减少P个前馈抽头长度，并且减少后的输入信号和前后馈抽头2CN110430151A权利要求书2/3页系数向量做如下更改：YVT(k)＝FFT([g(n),...,g(n+l-P-1)])(26)其中，0＜αup,αdown≤1,αup≤αdown，k表示第k块数据。2.根据权利要求1所述的一种面向水声通信的变抽头长度盲判决反馈频域均衡算法，其特征在于由于水声信号传播速度慢，存在通信时延较长的问题，因此传输长数据包会加重通信时延问题，因此常采用较短包进行数据传输，然而，仅通过发送一次短包数据进行均衡算法常无法收敛至稳态，从而影响均衡性能，为了使得均衡算法能够收敛并获取一定的性能，因此，本发明所有均衡方法均采用了同一帧数据重复使用多次来实现均衡权重更新至收敛的方法。3.根据权利要求1所述的一种面向水声通信的变抽头长度盲判决反馈频域均衡算法，其特征在于盲均衡系统记c(n)为信源信号，s(n)经过调制器调制得到调制信号s(n)，h(n)为水声信道冲激响应，由BELLHOP模型获得，s(n)经过水声信道之后，得到接收端接收信号g(n)，即均衡器的输入信号，即式(1)：其中，均衡器抽头权向量长度为L，且均衡系数由w(n)表示，v(n)为均值为0，方差为σ2的加性高斯白噪声，u(n)为均衡器的输出信号，即恢复的发送端调制信号，为恢复的信源信号。4.根据权利要求1所述的一种面向水声通信的变抽头长度盲判决反馈频域均衡算法，其特征在于在快速盲判决反馈频域均衡器中，设前馈滤波器长度为M，后馈滤波器长度为N，在本发明中，设迭代块大小为Q，且Q＝N＝M；基于判决反馈结构的快速盲频域均衡器实现的迭代过程如下：接收信号也就是均衡器的输入信号第k块可以表示为：y2Q(k)＝[g((k-1)Q)......g((k+1)Q)](2)对其进行快速傅里叶变换到频域得到：Y2Q＝FFT(y2Q)(3)均衡器的输出经过判决得到第k块判决信号用下式(4)表示：3CN110430151A权利要求书3/3页dQ(k)＝[d(2(k-1)Q)......d(2kQ)](4)根据重