基于最小相关熵诱导距离准则的恒模盲均衡算法研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lb_124
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无线通信的发展促进着工业和服务业更加智能化。但存在着亟需解决的问题。信道均衡是无线通信领域中重要的研究问题,在无线信道和水声信道中存在着一种非高斯脉冲噪声,可以用α-稳定分布或混合高斯分布数学模型对其进行描述。基于高斯噪声假设的传统信道均衡算法在此类噪声环境下存在性能下降的现象。本文首先针对单用户恒模盲均衡算法(CMA)在非高斯脉冲噪声环境下性能退化的问题,基于最小相关熵诱导距离(CIM)准则对单用户恒模盲均衡算法中基于最小均方误差(MSE)准则的代价函数进行修正,推导出基于最小CIM准则的单用户恒模盲均衡算法(CIM_CMA)。对高斯噪声以及两种脉冲噪声环境下的信道均衡问题的仿真实验表明,CIM_CMA算法不依赖噪声先验知识的同时在不同脉冲强度的脉冲噪声环境下都能够得到较好的均衡结果,表明CIM_CMA算法具有很好的鲁棒性。其次,基于Sayed等人提出的能量守恒关系式分析了所提出的CIM_CMA算法的稳态均方误差特性。对于CIM_CMA算法,由于引入了相关熵这种非线性函数,使得原来基于线性误差函数的能量守恒关系式无法直接应用。本文首先将具有相关熵这种非线性运算的CIM_CMA算法的估计误差函数进行泰勒级数展开的处理,再利用平稳环境和非平稳环境下的能量守恒方程式,分别在实数和复数两种情况下对CIM_CMA算法的稳态均方误差和稳态跟踪均方误差的理论公式进行推导。基于所推导出的稳态均方误差公式讨论了在非平稳环境下的最优步长选取问题。通过仿真实验对理论分析公式的正确性进行了验证与讨论。最后,对非高斯脉冲噪声环境下多输入多输出(MIMO)系统恒模盲均衡的问题进行深入研究与讨论。在本文所提出的最小CIM准则恒模代价函数的基础上,为解决脉冲噪声环境下多个均衡器的输出信号会锁定到同一个信号上的现象,定义了一种针对严平稳信号的互相关熵函数,并使不同均衡器输出信号间的互相关熵函数最小,从而提出了一种基于最小CIM准则的多用户恒模盲均衡算法(CMU_CMA)。通过在高斯噪声以及两种脉冲噪声环境下MIMO信道均衡的仿真实验表明,相对于经典的多用户自适应恒模盲均衡算法,CMU_CMA算法不仅能较好的解决one-to-many的问题,还能获得较快的收敛速度、较低的整体信道系数干扰,并且在不同脉冲强度的脉冲噪声环境下都能够得到较好的均衡结果,表明CMU_CMA算法具有很好的鲁棒性。
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