基于点判决域的多模盲均衡算法及其FPGA实现

摘 要： 恒模算法无法克服信号的相位失真问题，且稳态误差大；修正恒模算法可以恢复信号相位，但均衡器收敛后，稳态误差依然很大。针对这一问题，提出一种基于点域判决的多模盲均衡算法，算法利用信号的判决值，在不增加设备复杂性的前提下，可以降低均衡器的稳态误差。给出了多模算法的FPGA设计方案，基于Xilinx公司的ISE设计平台，在Modelsim中进行了时序仿真分析，并和MATLAB仿真进行了比较。实验结果表明盲均衡器可以克服信号的幅度和相位失真，并且具有稳态误差低的优势。

关键词： 恒模算法；修正恒模算法；多模算法；FPGA实现

盲均衡由于无需使用训练序列，有效地提高了频带利用率，因而在高速卫星通信系统中得到了广泛应用。在各种盲均衡算法中，恒模算法CMA(Constant Modulus Algorithm)[1]因其实现简单、性能稳定而备受重视。CMA只利用了信号的幅度特性，无法克服相位失真问题，文献[2]提出的修正恒模算法MCMA(Modified Constant Modulus Algorithm)可以恢复信号相位，但稳态误差性能改善有限。本文在上述文献的基础上，提出一种基于点判决域划分的多模盲均衡算法。 随着FPGA器件规模、处理速度的发展，它在数字信号处理领域的应用日渐广泛，文献[3，4]讨论了FPGA在数字调制和载波跟踪方面的应用。本文选用Xilinx公司的ISE设计平台，对多模盲均衡算法进行FPGA的设计与实现，使其可以应用在实际的卫星通信系统中。

均衡器权系数向量的更新方程采取式(2)的随机梯度下降算法。 图1表示三种算法的均衡原理。图1(a)是CMA的工作原理，CMA使均衡器的输出向图中固定半径的圆逼近，只考虑了信号的幅度信息，故均衡器收敛后稳态误差大；图1(b)是MCMA的工作原理，MCMA使输出信号的实部左右两条线靠拢，虚部向上下两条线逼近，该算法考虑了信号的相位信息，因此可以克服信道特性以及载波偏移引起的相位失真；图1(c)是MMA的工作原理，均衡器使信道输出向最为接近的星座点逼近，因此均衡器收敛后，可以获得最小的稳态误差。

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