摘　要：本文給出了一種基于虛擬儀器的通訊系統，它的接收端利用盲均衡算法去除通訊系統中的碼間干擾(ISI)。
 
關鍵詞：虛擬儀器；通訊系統；盲均衡
 

引言
 
　　虛擬儀器是計算機硬件資源、儀器測/控硬件和用于數據分析、過程通訊及圖形用戶界面的軟件之間的有效結合。虛擬儀器通過提供給用戶組建自己儀器的可重用源代碼庫，處理模塊間的通訊、定時、觸發等功能，強調在通用計算機平臺的基礎上，通過軟件和軟面板，把由廠家定義的傳統儀器轉變為用戶自定義的、由計算機軟件和幾種模塊組成的專用儀器。虛擬儀器的出現，徹底打破了傳統儀器由廠家定義、用戶無法改變的模式。本系統的研制采用的軟件是美國NI公司的LabVIEW圖形化編程語言，其功能強大、應用便攜，是最成功的虛擬儀器軟件。由于虛擬儀器應用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數據分析、結果輸出和用戶界面等功能，使傳統儀器的某些硬件乃至整個儀器都被計算機軟件所代替。因此，從某種意義上說：軟件就是儀器。如今，隨著電測技術以及網絡技術的發展，虛擬儀器技術必將成為儀器技術發展的主要方向。本文提出的基于虛擬儀器的通訊系統，是虛擬儀器技術在通信學科中的應用，能夠方便實驗人員的使用。
 
盲均衡的基本原理
 
　　在通訊系統中，有限帶寬通訊信道的失真和畸變引起的碼間干擾（ISI）是影響通信質量的一個主要因素，需要有效的信道均衡技術來消除。最近，盲均衡技術的研究受到廣泛的注意，與傳統的均衡技術不同點是：在通信建立階段或通信中斷時不需要發端發送一個收端已知的訓練序列進行訓練。下面簡單介紹具有計算量小、收斂性能好優點的常用的常數模算法（CMA）。

　　圖1 盲均衡系統方框圖
 
　　盲均衡系統框圖如圖1所示。其中{xk}是信息源序列；{hk}是信道的沖激響應；{wk}是噪聲序列；{ck}是均衡器的權系數； {yk}是均衡器的輸入；{zk}是均衡器的輸出。用*表示卷積，則有：                                                                          定義代價函數為        其中       （3）
 

根據常用的最速梯度算法可以得到CMA算法：
 

                          （4）
 

用式（4）來調節均衡器的權系數，我們就可以得到對源信號的恢復。因此，均衡算法是通訊系統中減少誤碼率的關鍵。
 
系統構成
 
　　基于虛擬儀器技術的通訊系統利用LabVIEW的強大的數據采集和總線連接庫，與測試儀表的智能接口GPIB、USB、VXI、PCI等實現數據通信，可以提高測量數據的準確性和可靠性。通訊系統的構成如圖2所示。

　　圖2 通訊系統
 
軟件設計
 
　　虛擬儀器技術的核心是軟件。在繼承傳統編程語言結構化模塊的基礎上，LabVIEW采用數據流程的圖形化G語言編程技術，把復雜費時的軟件編程簡化為菜單，適合圖表連接調用。編制好的各種子程序SubVI可用圖標表示。設定圖標的有關參數，完成圖形化程序的初步編輯：連接圖標之間表示數據類型的輸入輸出線段，實現子程序之間的連接與調用。應用規則檢查、運行燈亮、斷點、探針和單步執行等對程序進行調試與調用。基于虛擬儀器的通訊系統軟件設計主要包括以下內容。
 
源信號的產生
 
　　根據系統的要求，源信號采用16-QAM，根據信道的傳輸要求，對基帶源信號進行調制，以便適用于帶限信道的傳輸，同時還可以減小干擾噪聲的影響。充分利用LabVIEW中提供的工具和各種分析子函數模塊，不僅實現了信號的快速產生，而且能做出操作方便，形象逼真的儀器面板。源信號產生的儀器面板如圖3所示。
 
接收信號的處理
 
　　為了減小通信信號在介質傳播中由于多途傳播引起的ISI，在接收端一般采用均衡技術對接收信號進行處理。此系統中采用前面所述的常用的CMA算法結合LabVIEW功能強大的分析軟件對接收信號進行處理，最終結果可以達到均衡的目的，也就是說可以達到對源信號恢復的目的。信號接收及盲均衡處理的控制面板如圖4所示。其中可以完成對接受信號的相干解調和解調后的盲均衡處理，信號數據的圖形顯示及數據顯示，還可以對所鏈接的數據庫進行操作，最終還可以對結果進行比較。
 
結語
 
　　基于虛擬儀器的通訊系統，經過實驗室測試，可以達到對源信號恢復的目的，這樣確保了通訊中數據的可靠性，同時也克服了傳統儀器搭建通訊系統的復雜性和信號處理方法的復雜度，極大地方便了實驗人員的操作。
 

　　圖3 發射信號面板
 

　　圖4  信號處理面板