無線通信中,，信號(hào)在非理想信道傳輸時(shí)總是存在失真，具體表現(xiàn)為碼間干擾[1,，2],。為降低干擾，通常在接收端采用自適應(yīng)均衡器進(jìn)行失真補(bǔ)償,。自適應(yīng)均衡器一般由橫向?yàn)V波器組成,，這是自適應(yīng)均衡器中最易實(shí)現(xiàn)的形式，也是實(shí)際應(yīng)用比較廣泛的一種方法[3-5],。

    ARM作為嵌入式的主流核心架構(gòu),，具有高速度、高精度和智能化等優(yōu)點(diǎn),，逐漸取代了單片機(jī)技術(shù),，占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)。在工業(yè)控制,、移動(dòng)設(shè)備,、智能儀表、信息家電和網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[6-9],。
    本文利用ARM的高速度,、高精度和低功耗優(yōu)點(diǎn)，采用μC/OS-Ⅱ系統(tǒng),，構(gòu)建了基于ARM7的自適應(yīng)均衡器,。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    自適應(yīng)均衡器系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.1 系統(tǒng)功能
    采集的模擬數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)理后,，通過多路選擇開關(guān)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,，進(jìn)入主處理器,。在主處理器調(diào)用LMS算法對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)均衡，處理后的數(shù)據(jù)通過LCD模塊顯示,。系統(tǒng)自帶鍵盤,，可以方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和算法參數(shù)調(diào)整。同時(shí)系統(tǒng)通過RS-232接口與上位機(jī)進(jìn)行通信,。
1.2 ARM微處理器
    本系統(tǒng)采用Philips公司生產(chǎn)的LPC2131微處理器,，它是基于一個(gè)支持實(shí)施仿真和跟蹤的16/32位ARM7TD-
MI－S CPU的微處理器，具有高性能和低功耗的特性,。
    該處理器結(jié)構(gòu)主要包括8 KB的片內(nèi)RAM,，多個(gè)串行接口，1個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器,，2個(gè)32位定時(shí)器,。處理器可通過外部存儲(chǔ)器接口進(jìn)行擴(kuò)展。這些功能結(jié)構(gòu)使LPC2131特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng),。
1.3 人機(jī)交互接口
    控制器具有一個(gè)LCD接口,，用于實(shí)時(shí)顯示采集的數(shù)據(jù)和經(jīng)過自適應(yīng)均衡后的數(shù)據(jù)，以方便工作人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和觀察設(shè)備運(yùn)行,。該接口可以支持圖形液晶,。本系統(tǒng)采用128×64模組STN點(diǎn)陣圖形液晶模塊[10]。該模塊由列驅(qū)動(dòng)器HD61202和行驅(qū)動(dòng)器HD61203組成,，可直接與8位CPU相接,。兩個(gè)控制器原理基本相同，可以簡(jiǎn)化顯示模塊的設(shè)計(jì),。
2 算法原理
    線性均衡器結(jié)構(gòu)如圖2所示,。其中濾波器可以采用FIR或IIR結(jié)構(gòu)。由于IIR濾波器存在不穩(wěn)定性問題,，因此采用FIR濾波器,，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

    工作原理為：發(fā)方首先發(fā)送一訓(xùn)練序列,，收方收到經(jīng)信道已失真的序列,，再經(jīng)濾波器得到，以此序列與訓(xùn)練序列相減得到誤差εk,，將誤差輸入自適應(yīng)算法模塊,，根據(jù)算法不斷調(diào)整濾波器系數(shù)，直到誤差接近最小或達(dá)到允許誤差范圍內(nèi),，此時(shí)均衡器能夠使前后序列誤差最小,，從而進(jìn)入鎖定狀態(tài)。此后就不再需要訓(xùn)練序列,，這樣均衡器就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信道碼間串?dāng)_的補(bǔ)償或抑制功能,。目前最常用的自適應(yīng)算法是最小均方誤差算法，即LMS算法,。它是一種易于實(shí)現(xiàn),、性能穩(wěn)健、應(yīng)用廣泛的算法,。依據(jù)原理框圖和均方誤差原則,，可以得到LMS算法如下：設(shè)濾波器的輸入為x(n)，理想輸出為d(n),，實(shí)際輸出為y(n),，濾波器系數(shù)為ωi(n)，(i=0,，1,，…，M-1),，則：

3 軟件設(shè)計(jì)
    在軟件設(shè)計(jì)中采用了搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng),。此操作系統(tǒng)內(nèi)核具有簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定,、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),，可以簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,，應(yīng)用程序易于維護(hù),。
3.1 初始化函數(shù)
    完成系統(tǒng)硬件和軟件初始化工作。其中硬件初始化工作包括中斷,、鍵盤和顯示初始化,，為系統(tǒng)正常工作做好準(zhǔn)備；軟件初始化主要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)任務(wù),，完成時(shí)鐘,、中斷和通信模塊的啟動(dòng)。
3.2 系統(tǒng)任務(wù)
    本系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)的重要性,，分為4個(gè)不同的優(yōu)先級(jí)任務(wù):系統(tǒng)監(jiān)控,、AD采樣、鍵盤輸入,、LCD顯示,。其功能如圖4所示。

3.3 算法流程
    為實(shí)現(xiàn)軟件的以上功能,，利用C語言在ADS集成環(huán)境中編程實(shí)現(xiàn)基于LMS算法的自適應(yīng)均衡器算法,。其算法流程如圖5所示。

4 試驗(yàn)結(jié)果
    為驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性和可靠性,，進(jìn)行了算法驗(yàn)證,。首先采集500個(gè)數(shù)據(jù)并保存,，然后進(jìn)行LMS自適應(yīng)均衡，得到如圖6所示的結(jié)果,。圖中上半部分為帶噪聲的原始輸入信號(hào)波形,，下半部分為均衡后的輸出信號(hào)波形。從圖中可以看出,，該算法均衡效果良好,，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

    本系統(tǒng)以ARM7為平臺(tái),，設(shè)計(jì)了基于LMS算法的自適應(yīng)均衡器,，消除了無線通信中的碼間干擾問題。系統(tǒng)體積小,、功耗低,、便攜性強(qiáng)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和有效性,，具有一定的實(shí)用價(jià)值,。
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