水声通讯是今世海洋资源开发和海洋环境立体监测体系中的重要组成部分，跟着水下军事及民用数据通讯量的日益添加，经过水声信道进行数据传输的要求越来越高。在随机时变多途传达的水下声信道中，怎么完成牢靠通讯是对通讯和信号处理技能的严峻应战。为战胜水声信道的多径式微效应引起的码间搅扰，水声相干通讯中遍及选用信道均衡技能。传统的线性均衡器是选用由发射机发送练习序列来辅佐完成信道的估量和均衡，这在宽带资源有限的水声信道中功率较低，因而需求功能更强的判定反应均衡器来均衡，而盲均衡器是信道均衡的杰出挑选，与其它传统的自适应均衡器比较，其无需参阅输入的练习序列，仅依托接纳信号自身和发射信号先验信息对信道特性进行均衡补偿，大幅进步了载波康复和相位信号检测的才能。在各类盲均衡算法中，Godard和Treichler等人提出的恒模算法(CMA)以其核算复杂度低、易于实时完成和较好的鲁棒性等长处得到了广泛使用。本文在剖析传统CMA盲均衡算法收敛功能的基础上，针对算法选用固定步长使得收敛速度和收敛精度之间彼此限制的缺点，提出了一种利用时变步长来替代固定步长的自适应变步长CMA盲均衡算法，并进行了核算机仿真及湖试的数据剖析。结果表明，改善算法收敛速度快、剩下差错小，能够战胜实践水声信道传输引起的相位偏移，具有较广的实践使用价值。
1 恒模算法原理及功能剖析
恒模算法是Bussgang类盲均衡算法中常用的一种，其经过调理线性均衡器的抽头增益来到达使价值函数减小的意图。恒模算法的根本原理是，先树立一个价值函数，使抱负体系对应于价值函数的极小值点，然后选用某种自适应算法寻觅方针函数的极值点，所以自适应算法功能的好坏较大程度上影响着体系的均衡作用。图1为判定反应盲均衡器示意图。其间，x(n)是发送序列;h(n)是不知道信号的冲激响应;y(n)为体系接纳序列，一起也是盲均衡器的输入序列;n(n)为噪声信号;w(n)为盲均衡器的冲激响应，一般选用有限长横向滤波器，
为被均衡器康复的信号;
为判定输出信号;e(n)为均衡器输出信号相对于估量值的差错。
依据信号传输理论和图1可知，均衡器的输入为
由上式能够看出，步长因子μ在算法收敛过程中起着重要作用，当选用大步长时，每次调整抽头系数的起伏就大，算法收敛速度和盯梢速度加速，但当均衡器抽头系数挨近最优值时，抽头系数将在最优值邻近一个较大规模内来回颤动而无法进一步收敛，因而会有较大的稳态剩下差错和误码率。反之，选用小步长抽头系数每次调整的起伏则小，稳态剩下差错较小，一起算法的收敛速度和盯梢速度也会相应减慢，由此可见，传统CMA算法因为选用固定步长时，使得算法的收敛速度和收敛精度彼此限制。
2 改善的恒横算法
针对原始算法在收敛速度和收敛精度相对立的缺点，为进一步进步CMA算法的功能，提出了一种将剩下差错MSE的一种改换作为操控步长参量的变步长恒模算法，其详细完成如下：
考虑剩下均方差错MSE为
显着MSE(n)在收敛条件下随迭代次数的添加而减小，因而经过MSE对步长因子的操控能够到达变步长算法的要求。所以权值迭代公式变为
式中，V(n)为权值差错矢量;β为份额因子，用于操控步长μ(n)的取值规模，显着当算法收敛后，MSE(n)趋于一个细小的值。用MSE操控步长的优势在于，当信道中有突发强搅扰信号时，e(n)变大，但经过加窗取均匀，就能够削弱搅扰信号的影响，使MSE改变较小，这样能够减小因步长改变过大而引起的误调，故用其操控步长改变能满意自适应步长的要求。
3 仿真及实验剖析
3.1 仿真剖析
为验证改善算法的功能，经过核算机仿真上述算法，并与原始算法进行了比较。仿真条件：输入信号别离选用32QAM调制方法，信噪比为20 dB，波器阶数为13，实验运转总次数为3 000次，信道的冲击响应为H1(z)=0.005+0.009z-1-0.024z-2+0.854z-3-0.218z-4+0.049z-5-0.016z-6。
图2给出了改善算法和原始算法的收敛曲线，从图中能够看出，在稳态差错根本持平的情况下，改善算法的收敛速度显着快于根本算法，而当收敛速度相一起，改善算法的稳态差错要小于根本算法的稳态差错。一起从均衡前后的星座图能够看出，改善算法进行均衡后的星座愈加会集、明晰，别离作用更显着，具有更小的稳态剩下差错和误码率。
3.2 实验数据剖析
经过仿真验证了改善算法具有更好的均衡作用，在算法规划完成后，将其使用于水声通讯信道的实验，为直观起见，湖试数据以图画数据为主，数据接纳后，对数据进行相关检测、解调、均衡、解码等处理，康复出图画。图4和图5给出了均衡前后的星座图和图画信息，从图中能够看出，遭到多径式微等恶劣环境要素的搅扰，不进行信道均衡时接纳图画已严峻失真，且星座图堆叠含糊。当选用原始CMA算法进行信道均衡后，星座图已逐步分隔，获得较显着的图画康复作用，可是图画有失真现象，误码率较高。而选用改善算法康复的图画，图画能够明晰地被复原，星座图各部分已彻底别离，最低失真度的康复了图画，误码率到达10-3的量级，进一步证明了上述定论。
4 结束语
信道均衡是高速水声通讯体系中战胜码间搅扰的一项关键技能，怎么进步均衡器的功能是现在研讨的热门课题。本文剖析了盲均衡器的特色，提出了一种利用时变步长来替代固定步长的自适应CMA盲均衡算法，并进行了核算机仿真及实验测验。结果表明，改善算法收敛速度快、剩下差错小，具有较好的均衡作用，能够有用按捺实践水声信道的码间串扰，一起能够广泛地使用于数字通讯、雷达和图画处理等盲信号处理范畴。
