1.4.4 仿真实验与结果分析

为了检验改进支持向量机正交小波盲均衡算法(ISVMWTCMA)的性能,分别以CMA和WTCMA作为比较对象,进行仿真实验。

【实验1.4.1】信道h=[0.3132,-0.1040,0.8908,0.3134],其特性如图1.4.6所示。发射信号为16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度调制),输入信噪比为20dB,均衡器权向量长度为16。用支持向量机对输入数据的前50个点进行初始化,支持向量机的切换条件η为10-5λ=0.9。对于ISVMCMA,权向量的第4个抽头为1,其他为0;而对于CMA,权向量的第3个抽头为1,其他为0;步长μCMA=0.00000768,μISVMCMA=0.000016。

图1.4.6 信道特性

图1.4.6表明,该信道有一个零点在单位圆内,两个在单位圆外,是混合相位水声信道,此信道存在严重的幅频失真。

图1.4.7a为3000次蒙特卡罗实验后,ISVMCMA与CMA的均方误差曲线。该图表明,在收敛速度上,ISVMCMA与CMA相差无几;而ISVMCMA收敛后的均方误差比CMA的要小3.5dB。图1.4.7b~e表明,ISVMCMA的输出效果明显比CMA的更加清晰、紧凑。

图1.4.7 仿真结果

【实验1.4.2】信道h=[1,-0.5],其特性如图1.4.8所示。发射信号为16PSK(16 Phase Shift Keying 16移相键控),输入信噪比为25dB,均衡器权向量长度为16。用支持向量机对输入数据的前50个点进行初始化,支持向量机的切换条件η为10-5λ=0.9。

对于ISVMCMA,权向量的第6个抽头为1,其他为0;而对于CMA,权向量的第4个抽头为1,其他为0;步长μCMA=0.0024,μISVMCMA=0.008。

图1.4.8 信道特性

图1.4.8表明,该信道零点在单位圆内,是最小相位水声信道,此信道存在严重的幅频失真。仿真结果如图1.4.9所示。图1.4.9a为6000次蒙特卡罗实验后,ISVMCMA与CMA的均方误差曲线。该图表明,在收敛速度上,ISVMCMA比CMA快约5000步;而ISVMCMA收敛后的均方误差比CMA要小4dB。图1.4.9b~e表明,ISVMCMA的输出效果明显比CMA的更加紧凑,也更加清晰。

图1.4.9 仿真结果

图1.4.9 仿真结果(续)

【实验1.4.3】信道h=[0.3132,-0.1040,0.8908,0.3134],发射信号为16QAM,输入信噪比为20dB,均衡器权向量长度为16。支持向量机对输入数据的前100个点进行初始化,支持向量机的切换条件η为10-5λ=0.9。

对于ISVMWTCMA,权向量的第4个抽头为1,其他为0;对于WTCMA和CMA,权向量的第3个抽头为1,其他为0;步长μCMA=0.000006,μWTCMA=0.00006,μISVMWTCMA=0.00012。仿真结果如图1.4.10所示。图1.4.10a为4000次蒙特卡罗实验后,CMA、WTCMA与ISVMWTCMA的均方误差曲线。可见,在收敛速度上,IVSVMWTCMA和WTCMA基本差不多,但均比CMA快约4000步;而ISVMWTCMA收敛后的均方误差比WTCMA要小2dB,WTCMA与CMA基本差不多。图1.4.10b~e表明,ISVMWTCMA的输出效果最好,收敛后的星座图最清晰。WTCMA的输出效果次之,收敛后的星座图比较模糊。而CMA的输出效果最差。

图1.4.10 仿真结果

图1.4.10 仿真结果(续)

【实验1.4.4】信道h=[0.3132,-0.1040,0.8908,0.3134],发射信号为16PSK,输入信噪比为20dB,均衡器权向量长度为16。支持向量机对输入数据的前100个点进行初始化,支持向量机的切换条件η为10-5λ=0.9。对于ISVMWTCMA,权向量的第4个抽头为1,其他为0;对于WTCMA和CMA,权向量的第3个抽头为1,其他为0;步长μCMA=0.000006,μWTCMA=0.00006,μISVMWTCMA=0.00012。仿真结果如图1.4.11所示。

图1.4.11 仿真结果

图1.4.11 仿真结果(续)

图1.4.11a为6000次蒙特卡罗实验后,CMA、WTCMA与ISVMWTCMA的均方误差曲线。该图表明,在收敛速度上,ISVMWTCMA比WTCMA快约3000步,比CMA快约5000步,WTCMA比CMA快约2000步;而在稳态误差上,ISVMWTCMA的稳态误差比WTCMA要小2dB,比CMA要小4dB,WTCMA的稳态误差比CMA要小2dB。图1.4.11b~e表明,ISVMWTCMA的输出效果最好,收敛后的星座图最清晰;WTCMA的输出效果次之,收敛后的星座图比较模糊;而CMA的输出效果最差。

综上,ISVMWTCMA的性能优于WTCMA和CMA,能获得更快的收敛速度、更好的稳态误差。