一种改进的多通道判决反馈均衡方法技术

本发明专利技术提供的是一种改进的多通道判决反馈均衡方法。(1)采用垂直水听器阵列接收信号，校准各阵元，使得各阵元灵敏度一致；(2)将各阵元接收到的信号解调并降采样后转化为基带信号，利用训练序列得到前置滤波器的权系数；(3)基带信号经过多通道前置滤波器之后进行等增益求和；(4)级联单通道判决反馈均衡器移除随机相位和残留码间干扰。本发明专利技术利用训练序列更新前置滤波器系数，滤波器系数一旦确定后将被用来均衡一帧数据符号。同时内嵌二阶数字锁相环的单通道判决反馈均衡器可以有效的补偿随机相位并进一步抑制残留码间干扰。在缓慢变化的信道中，既实现了与传统多通道判决反馈均衡器相当的均衡效果，又大大降低了计算的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的多通道判决反馈均衡方法
本专利技术涉及的是一种水声信号处理方法，具体地说是一种基于垂直水听器阵列的通信信号时域均衡方法。
技术介绍
多通道判决反馈均衡器是一种联合均衡和分集的信号处理方法。利用多个水听器接收信号，来抵抗信道的衰落，在不增加发送功率和传输带宽的前提下，可以有效的提高通信系统的性能。同时各通道的判决反馈均衡器可以抵消多途干扰，减小码间干扰。传统的多通道判决反馈均衡器由多通道前向滤波器、多通道二阶锁相环和单通道反馈滤波器组成。当通信的数据量较大时，多通道处理的计算量成倍增加，工程实现困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低复杂度的改进的多通道判决反馈均衡方法。本专利技术的目的是这样实现的：(1)采用垂直水听器阵列接收信号，校准各阵元，使得各阵元灵敏度一致；(2)将各阵元接收到的信号解调并降采样后转化为基带信号，利用训练序列得到前置滤波器的权系数；(3)基带信号经过多通道前置滤波器之后进行等增益求和；(4)级联单通道判决反馈均衡器移除随机相位和残留码间干扰。本专利技术的特点包括：1、多通道前置滤波器利用训练序列和自适应算法得到滤波器系数，该组系数被用于一帧信号的均衡。2、前置滤波器之后级联单通道判决反馈均衡器，利用二阶数字锁相环追踪补偿接收信号中的随机相位；利用前向滤波器和反馈滤波器进一步抑制码间干扰。本专利技术的优点在于：(1)均衡效果与传统的多通道判决反馈均衡器相当；(2)计算的复杂度远小于传统的多通道判据反馈均衡器。具体来说：本专利技术利用训练序列更新前置滤波器系数，与传统的多通道判决反馈均衡器相比，该组滤波器系数一旦确定后将被用来均衡一帧数据符号，而不像传统的多通道判决反馈均衡器需要逐符号更新系统的参数。同时内嵌二阶数字锁相环的单通道判决反馈均衡器可以有效的补偿随机相位并进一步抑制残留码间干扰。在缓慢变化的信道中，既实现了与传统多通道判决反馈均衡器相当的均衡效果，又大大降低了计算的复杂度。附图说明图1为改进的多通道判决反馈均衡器结构图；图2为通信数据帧结构图；图3为传统的多通道判决反馈均衡器结构图；图4为不同输入信噪比下多通道判决反馈均衡器的输出信噪比；图5为不同阵元数下多通道判决反馈均衡器的性能对比；图6为水池试验结果。具体实施方式下面举例对本专利技术做更详细的描述。1、改进的多通道判决反馈均衡具体实现：首先在接收信号之前校准接收阵列各阵元，使得各通道灵敏度一致，保证各通道信号的一致性，以便后续处理。下面结合附图1和附图2对改进的多通道判决反馈均衡器进行分析说明：设阵元个数为M，信道长度为2L；输入信号为ri[n]，1≤i≤M；前置滤波器的抽头系数为wi[l]，1≤i≤M，其中wi[n]＝{wi[0],wi[1],…,wi[L],…wi[2L-1]}；n时刻判决反馈均衡器的前向和反馈滤波器系数分别为an[l]和bn[l]，其中an[l]＝{an[0],an[1],…,an[l],…an[L-1]}，bn[l]＝{bn[0],bn[1],…,bn[l],…bn[L-1]}。利用训练序列，根据自适应算法，更新前置滤波器的系数。利用该组滤波器系数对一帧信号进行均衡并进行等增益求和：利用训练序列，根据自适应算法，更新判决反馈滤波器的抽头系数为a[n]和b[n]，利用二阶数字锁相环算法更新相位θn。判决反馈均衡器的输出为：2、仿真研究：仿真条件：水深200m，垂直接收阵由8个阵元组成，阵元间距为10m，顶端阵元距离水面10m，通信距离1km。采样频率48kHz，载波频率6kHz，映射方式为BPSK。数据帧包含9000bit数据，其中前500bit为训练序列。附图4为不同输入信噪比下多通道判决反馈均衡器的性能对比。由图中可以看出，多通道判决反馈均衡器的性能受噪声影响，随着输入信噪比的增大，输出信噪比也增大。同时改进的多通道判决反馈均衡器与传统的多通道判决反馈均衡器的性能相当。附图5为不同阵元数下多通道判决反馈均衡器的性能对比。由图中可以看出，多通道判决反馈均衡器的性能受阵元数影响，阵元数越多，输出信噪比越大。同时改进的多通道判决反馈均衡器与传统的多通道判决反馈均衡器的性能相当。3、水池试验为了验证本专利技术的有效性能，专利技术人进行了验证性的试验：水池长45m，宽6m，深度为5m。发射换能器吊放深度为2.5m。水听器吊放深度为1-3.5m，共6个阵元，阵元间距为0.5m，通信距离19m。采样频率48kHz，载波频率3kHz，映射方式为BPSK。数据帧包含16000bit数据，其中前500bit为训练序列。附图6为不同阵元数下多通道判决反馈均衡器的性能对比。由图中可以看出，改进的多通道判决反馈均衡器与传统的多通道判决反馈均衡器的性能相当，验证了本专利技术的有效性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的多通道判决反馈均衡方法，其特征是：(1)采用垂直水听器阵列接收信号，校准各阵元，使得各阵元灵敏度一致；(2)将各阵元接收到的信号解调并降采样后转化为基带信号，利用训练序列得到前置滤波器的权系数；(3)基带信号经过多通道前置滤波器之后进行等增益求和；(4)级联单通道判决反馈均衡器移除随机相位和残留码间干扰。

【技术特征摘要】
1.一种改进的多通道判决反馈均衡方法，其特征是：(1)采用垂直水听器阵列接收信号，校准各阵元，使得各阵元灵敏度一致；(2)将各阵元接收到的信号解调并降采样后转化为基带信号，利用训练序列得到前置滤波器的权系数；(3)基带信号经过多通道前置滤波器之后进行等增益求和；(4)级联单通道判决反馈均衡器移除随机相位和残留码间干扰。2.根据权利要求1所述的改进的多通道判决反馈均衡方法，其特征是所述进行等增益求和表示为：其中：M为阵元个数，信道长度为2L；ri[n]为输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩笑，葛威，殷敬伟，郭龙祥，陈文剑，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23