精选MIMO频率选择性信道自适应均衡 doc资料.docx
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精选MIMO频率选择性信道自适应均衡doc资料
第33卷第3期电子科技大学学报Vol.33No.32004年6月JournalofUESTofChinaJun.2004·学术论文与技术报告·
MIMO频率选择性信道自适应均衡
董昕,龚耀寰
（电子科技大学电子工程学院成都610054
【摘要】针对MIMO频率选择性信道提出了一种分数间隔的判决反馈均衡器,其优点是既对时间同步误差不敏感,又能在消除码间干扰的同时不引入噪声增益。
同时比较了分别采用最小均方算法和恒模算法的分数间隔判决反馈均衡器,并通过仿真,分析了这两种算法的优缺点。
在此基础上提出了一种改进的最小均方算法和恒模算法相结合的算法,改进后需要的训练序列为LMS算法的1/3,其结果是误码率比恒模算法有明显的提高。
关键词MIMO频率选择性信道;分数间隔均衡;判决反馈均衡;最小均方算法;恒模算法
中图分类号TN911.5文献标识码A
AdaptiveEqualizationofMIMOFrequencySelectiveChannels
DongXin,GongYaohuan
（SchoolofElectronicEngineering,UESTofChinaChengdu610054
AbstractThisarticleresearchesthecombinationoffractionallyspacedequalizer（FSEanddecisionfeedbackequalizer（DFEappliedinMIMOfrequencyselectivechannels.Thiskindofequalizerhaslowsensitivitytothereceiver’ssamplingphase,anditcaneliminatetheISIwithoutaddingnoisegain.ThispaperanalysesandcomparestheFSE-DFEapplyingtwoadaptivealgorithms:
leastmeansquares（LMSalgorithmandconstantmodulusalgorithm（CMA.Throughthesimulationresults,theirrespectiveadvantagesanddisadvantagesarepresented.Basedonthesealgorithms,anewhybridalgorithmpossessingtheadvantagesofLMSandCMAisproposed.ThisalgorithmrequiresonlyafewtrainingsequencesandperformsbetterthanCMA.
KeywordsMIMOfrequencyselectivechannels;fractionallyspacedequalizer;decisionfeedbackequalizer;leastmeansquaresalgorithm;constantmodulusalgorithm
多输入多输出（MultipleInput&MultipleOutput,MIMO系统是近年来无线通信领域的一个热门课题,它能在不增加带宽的前提下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率[1,2]。
其实现方式是在发射端和接收端都使用多个天线,而不是传统的单天线。
由于多径效应引起的时延扩展,实际的MIMO信道为频率选择性信道,因此MIMO系统的自适应均衡技术的研究很迫切。
本文将研究和比较几种基于分数间隔的判决反馈MIMO信道均衡器。
1MIMO信道模型
假设MIMO信道是块内时不变的频率选择性信道,它有个发射天线和个接收天线,可用一个
m×维
nmn
收稿日期:
2004−03−01
项目:
863计划资助项目（2002AA123032
作者简介:
董昕（1979−,女,硕士生,主要从事自适应信号处理,空时通信技术方面的研究;龚耀寰（1938−,男,教授,博士生导师,主要从事自适应信号处理,智能天线等方面的研究.
电子科技大学学报第33卷
226的矩阵H来描述MIMO系统的信道特征,该矩阵中的任意一项代表从第ijhj个发射天线到第个接收天线的
等效子信道的冲激响应,并且是归一化的。
而且MIMO信道的每一个元素都是频率选择性的。
在这个模型中,iijhx用来代表某一采样时刻个发射天线上发射出去的信号矢量,接收端天线接收到的信号矢量应该为
nyvHxy+=（1
式中是均值为零,方差为的加性高斯白噪声。
2vσv2MIMO自适应分数间隔判决反馈均衡器
分数间隔判决反馈均衡器（FSE-DFE的组成如图1所示[3]
。
这种均衡器包括前馈横式有限冲激响（FIR和反馈横式FIR滤波器。
前馈横式FIR滤波器的抽头延时均等于均衡器输入信号采样间隔（kyT的分数倍。
若采用2倍频采样数字信号,则信道抽头间隔为T/2。
反馈横式滤波器用于进一步抑制当前时刻之前的信息符号所产生的码间干扰。
反馈横式FIR滤波器的抽头延时均等于输入信号的采样间隔T。
（ky
图1MIMO自适应判决反馈均衡器框图
3分数间隔判决反馈均衡器自适应算法
分数间隔判决反馈均衡器可采用各种非盲自适应算法和盲自适应算法[4]。
本文介绍非盲自适应算法LMS
和盲自适应算法CMA的实现。
分别为前馈和后馈滤波器的阶数。
dfNN和3.1最小均方算法（LMS-FSE+DFE
该算法需要使用训练序列,其前馈滤波器和后馈滤波器的抽头权值的迭代方程分别为
ˆ（1（（0iikikkffkfkyz
ziμ−+=+−≤≤N（2ˆ（ˆ（1（kkjkjjzzz
kdkd−−=+−μ1djN≤≤（33.2恒模算法（CMA-FSE+DFE
恒模算法是一种常用的盲算法。
盲自适应均衡是一种本身自适应的均衡器,它不再需要训练序列来维
持正常的工作。
因此,在数字通信系统中不再发送训练序列,可以提高信道效率。
由于理想调相或调频信号是恒定模的,因此均衡器的目标是使其输出信号的模值尽量靠近某个圆（一般是单位圆。
对于二进制信号也可有这样的要求,按此要求建立的误差函数为[5]
}{（222
CMARzEJk−=（4
式中;表示求数学期望,其迭代方程为
}||/|{|242kkxxER=][⋅E2
2（1（（0iikikkffkfkyzRziμ−+=+−≤≤N（5
2
2ˆ（1（（
1jjkjkk
dkdkzzRzjNμ−+=−−≤≤d（6
3.3改进算法（LMS+CMA-FSE+DFE
根据非盲算法和盲算法的特点,可以采用混合算法,即在初始阶段采用非盲算法,到一定阶段后采用盲算法,如LMS-CMA算法。
该算法需要设定一定的门限值来控制何时由非盲算法转入盲算法,门限值的设
第3期董昕等:
MIMO频率选择性信道自适应均衡227
定应该保证整个算法的收敛速度最快。
4MIMO自适应均衡算法仿真及性能比较
本文采用收发端均为2个天线的MIMO系统来仿真上述三种自适应均衡算法。
其输入为二进制随机序列{+1,−1},取+1和−1的概率相等都为1/2。
前馈均衡器长反馈均衡器长。
数据长度为1000,分别采用LMS,CMA算法和改进算法。
信道矩阵为,22=fN10=dN][nH[6]
][1,1nh=[0.6455−0.32270.6455−0.3227];=[0.61400.3684]
][2,1nh][1,2nh=[00.38730.83910.3227];=[0−0.2579−0.61400.88420.44210.2579]
][2,2nh50−5
−10−15
100200
300400500
CMA
LMS+CMA
LMS
k
mse/dB100LMS+CMALMS
10−110−210−310−4
2
46
8
1CMA
SNR/dB
BER0
图2分数间隔均衡器学习曲线图3分数间隔均衡器误码率与信噪比特性
5结论
由本文的MIMO信道分数间隔判决反馈均衡器的仿真可以看出,LMS比CMA算法的收敛特性好,收敛较快且收敛后的均方误差较小,误码率也较小。
但LMS算法需要训练序列,从而降低了数据传输效率。
而CMA算法不需要训练序列,在这个意义上来说CMA算法比LMS算法要好。
由LMS和CMA两种算法推出的混合算法的收敛性能比单纯采用CMA算法好,误码率也较小。
该算法仅需要150次训练序列即可收敛,性能介于LMS和CMA算法之间,比较适合实际应用。
参考文献
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[3]TehraniAM,HassibiB,CioffiJM.AdaptiveequalizationofMIMOchannels[C].SystemsandComputers1999,ConferenceRecordoftheThirty-ThirdAsilomarConferenceon,1999,1:
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1349-1387
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电子工业出版社,2003.413-414[6]TugnaitJK.Identificationanddeconvolutionofmultichannellinearnon-Gaussianprocessesusinghigherorderstatisticsandinversefiltercriteria[J].IEEETrans.SignalProcessing,1996,45:
658-672
编辑徐安玉
洁净室墙面装饰材料的选择对比
[CleanROOM]洁净室，亦名无尘室或清净室，目前已是半导体工业和生物化学、医药、食品界等不可或缺之重要设施。
随着我国经济的发展，在工业类电子厂房、制药厂，医用类的手术室、重症加护病房ICU、烧伤病房、食品加工厂等场所会越来越多的应用到洁净室。
洁净室在室内装饰中对饰面装饰材料主要有以下几个要求：
1、洁净室的建筑围护结构和室内装修，应选用气密性良好，且在温度和湿度等变化作用下变形小的材料。
墙面内装修当需附加构造骨架和保温层时，应采用非燃烧体或难燃烧体。
2、洁净室内墙壁和顶棚的表面，应符合平整、光滑、不起灰、避免眩光、便于除尘等要求；应减少凹凸面，阴阳角做成圆角。
室内装修宜采用干操作，如为抹灰时，应采用高级抹灰标准。
3、洁净室的地面，应符合平整、耐磨、易除尘清洗、不易积聚静电、避免眩光、并有舒适感等要求。
4、洁净室门窗、墙壁、顶棚、地（楼）面的构造和施工缝隙，均应采取可靠的密封措施。
5、洁净室内的色彩宜淡雅柔和。
不同洁净室在选择室内装饰材料时还需考虑不同的个性需求：
1、洁净室通常都需频繁擦拭，除了用水擦拭还会用消毒水、酒精、其它溶剂等擦拭，这些液体通常都有一定的化学品性，会使一些材料表面变色、脱落，这就要求装饰材料表面有一定的耐化学品性。
2.生物洁净室如手术室为了杀菌的需要，通常会安装三氧O3发生器。
O3（即臭氧）是一种强氧化气体，会加速环境中物体特别是金属的氧化锈蚀，也会使一般涂层表面由于氧化而褪色，变色。
所以此类洁净室要求其装饰材料有很好的耐氧化性，不会产生锈蚀。
目前国内洁净室的设计安装中，对于洁净室强面装饰材料主要有以下几种：
1.瓷砖
瓷砖是最传统的墙面装饰材料，目前只有在空气净化等级很低的洁净厂房、清洁走廊中采用。
瓷砖的造价很低，但其尺寸较小，采用铺贴法就会产生很密的拼缝，影响擦洗，并且其安装需有实体墙做基层，不易安装保温层。
瓷砖在现代洁净室中已经很少采用了。
2.防菌墙塑
防菌墙塑在少数洁净房中曾经采用过，主要用于辅助用房和洁净通道等净化等级较低的部位。
防菌墙塑主要采用墙面粘贴方式，接缝采用密拼方式，类似于贴墙纸。
因其采用粘贴式，寿命不长，受潮易变形起鼓，且其装饰档次整体较低，应用范围比较狭窄。
3.彩钢板
彩钢板是目前洁净厂房中采用较为广泛的一种材料。
它的优势就是价格较低，具有保温功能，生产安装迅速快捷，所以在净化等级不高的许多洁净厂房被大量采用。
彩钢板的弱势也很明显，就是钢板易被氧化锈蚀，特别在潮湿的环境中更易被氧化。
彩钢板表面涂层一旦被碰撞脱落后，裸露的钢板被氧化生锈后就成了细菌滋生的温床。
这在生物洁净室中是非常危险的。
4.无机预涂装饰板
无机预涂装饰板作为墙体结构和饰面材料在国外已经有20年以上的发展历程，在许多被大量采用。
在国外上有三、四家国际性的无机预涂装饰板制造商，如：
荷兰的千思板、比利时埃特尼特的佳秀板、澳大利亚的维特拉板、的化妆板……。
在国内的制造商主要有上海衡峰氟碳材料的氟维特板（FUVIT）。
以氟维特板（FUVIT）材，它的基质是多种无机材料经高温高压加工而成，面层采用特殊工艺涂覆高性能氟碳涂料或无机陶瓷涂层。
色彩丰富，线条明快，给人耳目一新的感觉；同时，氟维特板具有抗撞击、抗紫外线、抗风化、耐磨、耐刻划、耐化学腐蚀、易清洗和防火不燃、防静电、防潮湿等卓越特性。
氟维特板（FUVIT）材同样采用龙骨安装，配合铝合金配件，也可采用粘贴法安装。
氟维特板具有的诸多优异性能特别适合于洁净领域的使用：
1、面层致密不起尘：
氟维特板面层采用特殊工艺涂覆三层FC系列氟碳涂料，表面致密不起尘，能充分保证洁净空间的空气洁净度。
2、极好的耐擦洗性：
氟维特板经过二万次的擦洗试验而表面无影响，这保证了在洁净房的高频率清洗下表面依然保持最初的本色。
3、持久的耐侯性与抗酸碱性：
氟碳涂料的特性使氟维特板具有良好的耐侯性与抗酸碱性，在医用洁净房大量使用溶剂与消毒水清洗和高浓度O3的情况下，氟维特板仍能保持表面的色彩，不会有丝毫的褪色。
4、A级防火让您不必再为繁人的消防问题而劳心，一朝选择，永保安全。
5、氟维特板本身具有良好的保温隔热性能，热传导率在左右，在通常情况下使用氟维特板已不再需要背后衬垫保温材料。
6、吸水性小，耐潮湿环境；
7、无机板材的特质使其不会像金属材质一样产生腐蚀，既使在表面涂层被破坏的情况下也不会发生腐蚀，对洁净空间产生污染。
8、良好的现场加工切割功能，使安装更方便，能有效地保证工期。
无机预涂装饰板应该说是继玻璃建材、涂层卷材（涂层钢板、涂层铝板）、天然石材、涂料之后的又一种墙体材料和饰面材料。
从国外的发展经验来看，无机预涂装饰板随着经济和发展将逐步取代现有部分建材，成为建筑物的主要装饰表层，并充分发挥它的功能性在越来越多的领域得到广泛应用。
我国洁净室的建设发展起步时间不长，但是已经取得了长足的进步，洁净室的装饰材料也有了日新月异的变化，以上分析只是就目前使用较多的几种材料作一简要的比较。
相信随着我国建材工业的发展，洁净室的装饰材料一定会越来越完善。
上海市中山医院
灸法的作用和适应范围
灸法与针法一样，都是通过刺激腧穴，激发经气，调节机体组织器官的功能，从而治疗疾病。
疾病表现虽然复杂，但其病机主要是阴阳失调与升降失常。
艾灸能外逐邪气，内调气血，补阴和阳，调节升降，“上气不足，推而扬之，下气不足，积而从之，阴阳皆虚，火自当之”（《灵枢·官能》），具有多方面的治疗作用，所以古人说：
“寒热虚实，皆可灸之”（《医学入门》），艾灸的治疗范围与针刺一样，是十分广泛的。
一、灸法的作用
（一）温经散寒，疏风解表
“血气者，喜温而恶寒，寒则泣不能流，温则消而去之”（《素问·调经论》），艾火入经，使阴霾消散，凝滞解除，气血畅流，故能够治疗风寒湿邪所致的各种痹证，寒凝气滞所致的各种痛证。
此外，风寒束表，腠理闭塞，艾火温辛，能外开腠理，发汗解表，解除肌表风寒。
古医书早有“灸寒热之法，先灸大椎”、“大风汗出，灸zaozi003”（《素问·骨空论》）一类记载，在灸治风寒表证方面积累了不少经验。
（二）温通经脉，消瘀散结
寒凝血滞，血瘀于经脉之中，使血肉凝滞，形成癥、瘕、积、聚、疝、滞患一类痼疾，对于这种“脉血结于中，中有著血，血寒”的情况“故宜灸之”（《灵枢·禁服》），是灸疗的适应证。
艾火入经，能散寒消积，活血化瘀，攻去癥疝，适合治疗一些慢性积聚。
另外，“结络坚紧，火所治之”（《灵枢·官能》），艾灸活血化瘀有散结拔毒之功，能治疗乳痈初起，瘰疬，疖肿之未化脓者。
（三）升阳举陷，回阳固脱
火性炎上，其作用有向上、升举的趋势。
“陷下则灸之”是《灵枢》里重复率最高的一句话，足见古人对艾灸升举阳气之功有较为深入的了解。
故凡阳气下陷，下利脉微、久泻脱肛、遗尿、子宫脱垂均可使用灸法治疗。
此外，阳气下陷出现的亡阳危候，艾灸能回阳救逆，成为四肢厥冷、大汗淋漓、脉微欲绝的脱证的抢救措施。
（四）防病保健，延年益寿
艾灸能扶助正气，预防疾病。
如孙思邈就说：
“凡宦游吴蜀，体上常须三两处灸之，勿令疮暂瘥，则瘴疠、湿疟、毒气不能着人”（《备急千金要方》）。
临床上常灸足三里、大椎等穴，能激发人体正气，增强抗病能力，起到防病保健的作用。
另一方面，古人说；“人于无病时，常灸关元、气海、命门、中脘，虽未得长生，亦可保百年寿矣”（《扁鹊心书·须识扶阳》）。
可见常灸一些保健穴位能起到延年益寿的作用。
二、灸法的适应范围
灸法的适应范围广泛，能够用以治疗寒热虚实各种病患。
根据灸法的特点，其适应证主要是寒证、阴证、虚证和久病，虚证中又以阳气虚弱为主。
灸法既能治疗外感风寒的恶寒发热，头痛身痛，也能治疗寒凝血滞，经络痹阻所致的风寒湿痹；既能治疗寒邪直中之呕逆吐泻，也能治疗阳气不足，脏腑功能减退所致的各种疾患：
如肺气不足的咳喘短气，动则气促；心脉痹阻的心悸心痛；脾气不足，中气下陷之久泄久痢，内脏脱垂、阴挺、脱肛、崩漏下血；肾气不足的腰膝酸软，遗尿、遗精、阳痿、早泄以及肾阴不足等。
这其中有些病证采用艾灸治疗疗效独到。
灸法在临床各科都有运用，如在妇科病中能治疗寒凝血滞所致痛经、经闭；儿科病中能用于寒疝、腹痛；外科疾患之疮疡初起，疖肿未化脓者，瘰疬及疮疡溃久不愈者。
此外，灸法亦能用于热证，如灸治疗肺结核阴虚有热；灯火灸治疗热毒壅阻少阳之小儿痄腮；直接灸角孙、内关治疗喉痹；他如灸行间治疗眩晕，灸少商治疗鼻衄等，都是热证用灸法的例证。
关于热证施灸，在理论上的解释有两种：
一种认为，“肿内热气被火夺之，随火而出也”（《圣济总录》），“热者，灸之，引郁热之气外发，火就燥之义也”（《医学入门》）；另一种认为，灸法治热证，乃从治之意，用于阴虚证，是因灸法可以补阳，取其阳生则阴长（朱丹溪）。
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