基于混沌的通信系统的盲信道均衡.pdf

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1、第!"卷第#期西南师范大学学报（自然科学版）!$$%年&月’()*!"+(*#,(-./0)(12(-345673849/0+(.:0);/9<6.793=（+03-.0)2>96/>6?@939(/）,-/*!$$%!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：A$$$B%C（A!$$%）$#$#C#$&基于混沌的通信系统的盲信道均衡!王世元，冯久超西南师范大学电子与信息工程学院，重庆%$$CAB摘要：研究

2、了基于混沌的通信系统的盲均衡问题*其出发点是利用基于无先导变换，并组合信号建模技术，进而提出一种盲均衡算法*仿真结果表明，这种盲均衡算法能有效地抑制各种信道畸变和噪声*与基于扩展卡尔曼滤波器的盲均衡算法相比，在低信噪比的情况下，前者有较快的收敛速度，并具有较好的均衡实现*关键词：混沌；通信；衰落信道；盲均衡；卡尔曼滤波器；无先导变换；自回归模型中图分类号：!"#$%&’$文献标识码：(目前，对基于混沌的通信系统通信环境的研究主要集中在理想信道或中等程度的噪声范畴内*而实际通信环境的干扰将严重地蜕化

3、混沌通信系统的性能，并会造成系统无法工作［AD#］*通常的干扰包括：码间干扰E2（E9/36.7=:F()9/36.16.6/>6）、由多径传播引起的多径干扰、幅度衰减干扰、相位失真干扰、信道的时变特性干扰等，这些实际因素阻止了混沌通信系统的实用化［A］*解决上述问题的途径之一是采用信道均衡器，它一般由训练阶段和均衡阶段来完成均衡任务*训练阶段的任务是通过利用已知的训练序列的训练使均衡器适应当前的通信环境，而均衡阶段的任务是实现实际的通信*另一种均衡技术———盲均衡，是指均衡器不用经历上述的训练阶

4、段，而仅仅利用所接收到的信号直接实现均衡任务*在混沌通信系统中，一些均衡的方法已经提出来了，例如，基于混沌同步的方法［%，B］，基于扩展卡尔曼滤波器（6G36/@6@H0):0/19)36.，?HI）算法的自适应均衡［&］*基于同步的方法是通过选择合适的耦合参数来确保所有的条件李雅普洛夫指数全为负数，从而实现同步的目的*不过，这样的技术在实际通信中是很难实现的*基于?HI算法的自适应均衡技术是利用?HI来实现通信信道的均衡*然而，?HI本身仅仅利用了一阶（线性）泰勒级数展式来近似非线性模型，而高斯

5、随机变量就以这种近似的线性化模型传输*这种技术一方面由于需要计算非线性模型的雅可比矩阵使得计算量加大；另一方面，由于采用了线性化假定，使得变换后的高斯随机变量的均值和协方差的估计精度大受影响，甚至使得滤波器发散［C］*近来，一种新的处理随机变量的技术已引入到信号处理中来，称之为;/7>6/36@J.0/71(.:［K（］;J，本文暂且翻译为”无先导”变化）*它的基本思想是首先将均值和方差参数化，然后利用系统方程直接求解（经变换后的）高斯随机变量的均值和协方差的预测值，并能精确到泰勒级数展开的三阶项

6、*它的优点在于：比?HI具有更高的精度，且在变换过程中不需要计算系统的雅可比矩阵，因此实现上更为简单*本文首次将无先导变换技术引入到处理基于混沌的通信系统的盲均衡问题，目的在于实现一种普适的盲均衡器，它能实现一般的基于混沌的通信系统的盲均衡*!收稿日期：!$$#AA!$基金项目：教育部回国留学人员科研专项资助（A#$B$A）；西南师范大学博士基金（!!$D%A#&$%）*作者简介：王世元（A"K$D），男，四川成都人，硕士研究生，主要从事信号与信息处理研究*通讯作者：冯久超，教授*AED西南师范大

7、学学报（自然科学版）第@B卷!问题公式化图!是基于混沌的通信系统的简化图!图中，"#一般是混沌调制器在#时刻输出的发射信号；通信信道是非理想信道，$是信道的传递函数，%#是信道的加性噪声，一般是高斯白噪声（"#$%）；&#是信道的输出信号，也是接收机首先接收到的信号!在接收机部分，均衡器消除由信道干扰和噪声所带来的对发射信!号的负面影响，并给出原混沌信号"#的估计值"#!图!基于混沌的通信系统的简化图&’()!*’+,-.’/01-2345’6(76+8279:62;<16;/092++=>’36

8、?’2>*.;?/+上述问题可以用状态空间的语言表述成更为一般的形式!过程方程!#’（(!#)!）（!）测量方程&#’$（!#）*%#（@）其中：!（!!+，+是正整数）是第#时刻的状态向量；(：!+#!+是实值的非线性变换（本文考虑##"(的选择使得系统是混沌的）；$：!+#!是信道的传输函数；%是高斯白噪声!#无线通信经常发生在多径和衰落的环境里，这也是本文所研究的信道场景!这种信道模型的信道系数一般可以表示为,）’-（A）$（!#$.#"#)-*%#-’!其中："!，.@，⋯