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1.4.1 小波变换
文献[3]和[4]表明,通过对均衡器的输入信号进行归一化的正交小波变换,能使其自相关矩阵接近对角矩阵,降低输入信号的自相关性,加快收敛速度。文献[3]和[4]还表明,将正交小波变换引入到盲均衡算法中,能够进一步提高算法的收敛速度。
1.权向量的正交小波表示
由小波理论可知,当均衡器权向量w(n)为有限的冲击响应滤波器时,可由一族正交小波函数φj,k(n)和尺度函数ϕJ,k(n)表示为
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式中,n=0,1,…,N-1,N为均衡器长度;J为最大尺度;kj=N/2j-1(j=1,2,…,J)为尺度j下小波函数的最大平移。其中,dj,k和vJ,k分别为
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dj,k和vJ,k为均衡器的权系数,w(n)的特性由dj,k和vJ,k反映出来。当均衡器的输入为y(n)时,均衡器的输出为
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式中,
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式(1.4.4)与式(1.4.5)表明,输入y(n)需与每个尺度上的小波函数φj,k(n)和尺度函数ϕJ,k(i)及其平移系列做卷积,因而计算量较大。但小波函数φj,k(n)是由小波基φj,0(n)经过二进制的平移得到,即
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代入式(1.4.4),得
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即rj,k(n)可由rj,0(n)经过2jk延时而得到。同理,由ϕJ,k(n)=ϕJ,0(n-2jk),得
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故rj,k(n)、sJ,k(n)可以通过对rj,0(n)、sJ,0(n)进行二进制延迟得到。式(1.4.3)实质上相当于对输入y(n)做离散正交小波变换,rj,k(n)、sJ,k(n)分别为相应的小波和尺度变换系数。而式(1.4.3)则表明,均衡器n时刻输出z(n)等于输入y(n)经小波变换后的相应变换系数rj,k(n)和sJ,k(n)与均衡器系数dj,k和vJ,k的加权和。
2.正交小波变换的矩阵表示
由上面的分析可知,小波系数rj.k(n)与尺度系数sj.k(n)的值跟小波函数φ(n)与尺度函数ϕ(n)密切相关。在实际中,常常利用Mallat算法求解小波函数与尺度函数的表达式。对于长度为N的离散信号S0=[s0,1,s0,2,…,s0,N-1]T,利用Mallat塔形分解算法,可得图1.4.1所示的分解结构。
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图1.4.1 Mallat塔形分解算法
图中,Sj=[sj,0 sj,2 …]T,Rj=[rj,0rj,2 …
]T,kj定义同上,Hj和Gj分别为由小波滤波器系数h(n)和尺度滤波器系数g(n)所构成的矩阵,且Hj和Gj中每个元素分别为Hj(l,n)=h(n-2l),Gj(l,n)=g(n-2l),(l=1~N/2j+1,n=1~N/2j)。
正交小波变换矩阵可表示为
V=[G0;G1H0;G2H1H0;GJ-1GJ-2…H1H0;HJ-1HJ-2…H1H0]