lms算法自适应均衡器的设计

技术分析

DCW

LMS算法自适应均衡器的设计

周　超

（华南理工大学广州学院，广东 510800）

摘要：在无线通信过程中，由于多径效应的存在[1]，接收端信号将出现码间串扰（ISI）现象，此时波形出现混叠，严重时将导致接收端判决错误[2]。均衡器能够对接收波形起到修正作用，尤其是盲均衡器，它能够在不依赖训练序列的情况下起到均衡效果[3]。本研究设计并实现了一个能够在高误码率环境下使用的盲均衡器。通过MATLAB仿真，首先验证了LMS判决反馈均衡的效果；进而完成了均衡的内部设计参数的选取。

关键词：多径效应；码间串扰；LMS；FPGA；均衡器doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2020.02.054中图分类号：TN914.3 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2020）02-0085-02均衡技术是通信领域三大技术之一，时域均衡具有很强的实时性，被广泛使用。通过软件或数字芯片，可以实现数字滤波器的设计，而不必依赖电感、电容等模拟元件。本研究通过系统建模、仿真的方式完成了均衡内部参数的设计。在参数选取上克服了随意性并节省了系统资源，对均衡的开发具有一定的参考意义。

统稳定后的余差相近。因而主要从系统收敛速度、工程实现难易、资源占用大小三个角度进行考虑（相较于除法运算，FPGA更适合移位操作，因此更新步长选取2n值），所以选用1/32作为抽头系数更新步长值。

1 均衡模型

LMS算法使用最小均方误差准则，并采用最速下降梯度算法。LMS算法可以概括为两个过程：滤波和参数调整。第一步初始化滤波器抽头系数矢量；然后求解当n=n+1时滤波器的输出；最后求出误差值并调整抽头系数值[3]。具体公式为：

[3]

因此，均衡效果的优劣受到信号期望值d（k）、滤波器抽头更新步长μ、抽头数量的影响。判决反馈盲均衡器的期望值e（k）由接收信号的判决值替代，因为接收信号本身含有发送信号的信息[3]。

图2 LMS判决反馈盲均衡前后效果对比

2 LMS判决反馈盲均衡算法仿真

图1是通信系统使用LMS判决反馈盲均衡与未使用均衡时的效果对比。从图1的a、b中显示出使用均衡后，原本混叠的码元显著地分开了。图1中c的误码率数据表明，使用均衡后的通信质量明显提高。

图3 更新步长仿真结果

若更新步长一定，即使将均衡滤波器长度不断加长，结果也不会有大的改变。图4为在更新步长μ取1/32时，抽头个数分别取5、7、9、11时的误码率仿真结果。由图可知，抽头个数分别为5、7、9、11的均衡器均能快速收敛，此时从资源占用、收敛后的误码率方面考虑，采用5级抽头的滤波器。（下转第91页）

图1 LMS判决反馈盲均衡使用前后效果对比

为了更清晰地观察该均衡方案的校正效果，因此在同等条件

下将信道误码率提高到 进行仿真，其中误码率统计部分每一百个码元显示一个点，图2为仿真结果。

据图2可知，在信道误码率是7.4204*10-3时，LMS判决反馈盲均衡器仍然能通过少量码元就调整好参数，进而适应信道特性，降低系统的误码率。因此，在该环境下LMS判决反馈盲均衡是一种有效的方法。

图3为LMS判决反馈盲均衡器在信道误码率分别为7.4204*10-3和3.7201*10-3环境下、抽头更新步长μ分别为1/32、1/64、1/128时的误码曲线。据图可知，在步长μ取不同值时，系

作者简介：周 超，男，1990年生，江西宜春人，硕士，助教，研究方向为人工智能。

图4 不同抽头个数LMS判决反馈均衡仿真结果

2020.02数字通信世界85

Technology Analysis

技术分析

确保维修工作高质量地发展3.2 及时整理光纤材料

对电缆线路的技术数据进行整理，将对维护整个电缆线路将发挥着十分关键的作用。在维护有线传输电缆工作的时候，对于发现的问题以及问题的解决举措，维修人员要认真记录，及时整理。这样别的维修人员遇到类似的问题就可以根据前人的工作经验，促使维修工作的有效性得到提升。3.3 光缆抢修工作

有线传输光缆是一个具有复杂性的线路，一般可以分为直埋光缆、管道光缆和架空光缆三种。因为种类不同，所以出现的问题和原因也是不一样的。当光缆发生问题的时候，通常都是突发情况，这就需要维修人员及时作出维修工作响应。一旦电缆问题得不到及时性的解决，将使得问题变得得到蔓延，并变得更加复杂，需要及时有效地开展电缆修复工作。技术维修人员一旦接到维修任务后，要立即根据以往的工作经验和现有的问题特征对问题产生的原因进行分析，采取相对应的举措来开展修复工作。在维修工作实施之前，要确保维修环境干净整洁。在具体维修过程中，维修人员可以和总部取得联系。当维修工作结束后，要对光缆进行验收并确保合格，这样才算维修工作全部完成。在技术维修工作结束后，技术维修工作人员要对所使用的工具进行认真整理，对于维修过程中发现的问题要及时进行记录，确保记录的详细性，这样就有利于今后维修工作的开展。3.4 光缆割接

光缆线路割接问题在很多情况下都会发生，与故障抢修工作

不同，光缆的割接工作是需要部署的，是要按照相关技术部门的工作计划来实施的。与故障抢修工作一样，光缆的割接工作讲究的时间，需要在最短的时间内完成。所以，在对光缆实施割接之前，要将准备工作做好，对割接的光缆种类要了解清楚，从而制定有效的割接方案。

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4 结束语

通信工程传输线路的质量控制工作，将对通信行业在信息传输的实际效率产生直接性的影响。所以，当前要不断提升通信工程传输线路质量控制工作人员的工作责任心和工作技能，不能对通信工程传输线路的质量控制工作不问不顾，要以高度的责任心重视质量控制工作，避免出现质量控制工作流程形式化的问题，积极构建完善的通信工程传输线路质量控制工作体系，通过技能培训和思想政治教育等工作提升通信工程传输线路质量控制工作人员的工作意识和工作技能，同时积极开展全球范围内的通信工程传输线路质量控制工作交流，这样促进我国通信行业的健康发展。

参考文献

[1] 王亮.浅议通信传输线路质量问题[J].科技创新与应用，2012（28）：173-174.

[2] 张伟松.浅谈通信传输常见问题及对策[J].中国新通信，2013（19）：26-27.[3] 张春光.基于有线传输光缆的日常维护和技术维护分析与研究[J].赤子，2014（05）：56-58.

（上接第82页）（\"sheet3\"）.Cells（xx，5）>0 Then

yyy = yyy + 1 ‘统计未通过人次 End If

End If

xx = xx + 1 Loop

Cells（x，4） = y：Cells（x，5） = yy：Cells（x，6） = yyy：x = x + 1 Loop

End Sub

图1 考试情况汇总截图

5 结束语

基于EXCEL VBA二次开发，岗位练兵统计相关工具已经开发完成并获得了实际应用，取得了非常好的效果，大大提高了工作效率，节省了人力和时间。VBA编程功能非常好地解决了批量数据提取的问题，为此类问题的解决提供了思路和方法，为今后其他各类信息系统的二次开发提供了经验。参考文献

[1] 马维峰.Excel VBA应用开发[M] .北京：电子工业出版社，2006.[2] 罗刚君.Excel VBA程序开发自学宝典[M] .北京：电子工业出版社，2014.[3] 曾洋.EXCELVBA在数据表处理中的应用[J].重庆电子工程职业学院学报，2019（05）：161-163.

4 岗位练兵统计工具测试

利用VBA的图形控件分别在考试情况汇总表与岗位练兵统

计表设置启动按钮并插入相应源代码，如图1所示“岗位练兵人员考试情况汇总”即为启动按钮控件，单击该按钮即一键完成特定的数据汇总处理。岗位练兵统计表也同如此，不再赘述。

（上接第85页）通过仿真结果可以得到均衡的设计参数，图5给出了均衡器的内部组成框图，信号在4级延时后得到第一个输出。

3 结束语

本文首先验证了LMS算法判决反馈盲均衡在高码率环境下的均衡效果；进而通过MATLAB仿真确定了均衡器的滤波器级数、抽头更新步长值等均衡器内部设计参数；采用本文能够有效的实现基于LMS算法的自适应数字均衡器的设计。

参考文献

[1] 汪安戈，胡国平，周豪.雷达多径效应抑制技术分析及展望[J].火力与指挥控制，2019（5）：12-16.

[2] 徐立升.判决反馈盲均衡的设计与仿真[J].电子世界，2017（16）：37-37.[3] 刘海涛，李勇.自适应均衡器的FPGA设计与实现[J].中国民航大学学报，

图5 均衡器内部组成框图

2015，33（5）：43-46.

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