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自适应均衡器原理与应用:移动通信信道中的关键技术
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更新于2024-06-29
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无线通信接收技术是一个关键领域,尤其在涉及"均衡器"的应用中。本篇文档详细探讨了第7章的主题,共135页,主要聚焦于均衡技术在无线通信中的作用和应用。均衡技术的核心概念是减少码间干扰,通过信号处理改善通信质量,特别在诸如移动衰落信道这样的环境中,由于信道的随机性和时变性,自适应均衡器成为必不可少的工具。自适应均衡器的工作模式包括训练模式和跟踪模式:在训练阶段,发送预设的训练序列使接收机调整滤波器系数以补偿信道变化;在跟踪模式下,随着信道的动态变化,均衡器实时调整以保持最佳性能。 自适应均衡器的收敛速度取决于算法、结构以及无线信道变化速率。在数字通信系统,特别是在时分多址(TDMA)中,均衡器几乎是标配,因为用户数据会分割成多个时隙传输,确保了有效的干扰消除。均衡器通常位于接收机的基带或中频部分,便于处理基带信号,模拟和实现信道响应、解调和算法。 文档通过示例解释了通信系统结构,如图7-1所示,其中接收机内置自适应均衡器。输入信号x(t)经过系统的等效冲激响应h(t),包括发射机、信道和接收机的综合效应,形成接收信号y(t)。均衡器通过滤波器作用,减小噪声的影响,并输出为x(t)乘以h(t)的卷积加上噪声项。理想情况下,均衡器的输出应尽可能接近原始输入信号x(t),以最大程度地还原信号质量。 这135页的文档深入剖析了无线通信接收技术中均衡器的重要性,从基本原理到实际应用,为理解无线通信系统的有效接收提供了扎实的理论基础和技术指导。
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式中,K
n
(k)是格型滤波器第n级的反射系数。后向误差
信号b
n
又被用作对应抽头输入,从而得到滤波器的输出为
数值稳定性好以及收敛速度快是格型均衡器的两大优
点,而且由于其特殊的结构,使这种均衡器允许进行最有效
长度的动态调整,因而,当信道的时间扩散特性不很明显时,
可以只用少量级数实现; 而当信道的时间扩散特性增强
时,均衡器的级数可以由算法自动增加,并且不用暂停均衡
器的操作。但是,我们也应当注意到,从结构上比,格型均
衡器比横向滤波器要复杂得多。
(7-7)
第十六页,共135页。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87057890/bg11.jpg)
7.2 线性均衡器�
7.2.1峰值失真准则�
我们把在均衡器输出端最严重的码间干扰直接定
义为峰值失真,使这个性能指标最小化的准则叫做峰值
失真准则。 首先我们研究具有无限个抽头情况下的均
衡器最小峰值失真,然后再讨论有限个抽头情况下的均
衡器特性。�
第十七页,共135页。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87057890/bg12.jpg)
可以看到,有着冲激响应{h
n
}的离散时间线性滤波
器模型与有着冲激响应{c
n
}的均衡器的串联,如果用单
一的等效滤波器表示,其冲激响应为
{q
n
}实际就是{c
n
}与{h
n
}的卷积,假定均衡器具有无
限数目的抽头,在不考虑噪声的情况下,它在第k个取样
时刻的输出可表示为
(7-8)
(7-9)
第十八页,共135页。
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式(7-9)中等号右边第一项代表所要求的信息码元,
为了方便起见将q
0
归一化为1;第二项是码间干扰。我
们把干扰的峰值称为峰值失真,可表示为
这样一来,D就成为均衡器抽头权值的函数。
当采用无限抽头的均衡器时,有可能选择抽头权值
使得D(c)=0,也就是使得除n=0以外,对所有n有q
n
=0,
最终实现符号间干扰的完全消除。表示成数学形式如
下:�
(7-10)
第十九页,共135页。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87057890/bg14.jpg)
对式(7-11)进行Z变换可以得到:
Q(z)=C(z)·H(z)=1或C(z)= (7-12)�
我们将这种滤波器称为迫零滤波器,图7-5的方框图
说明了该等效离散时间的信道和均衡器。�
(7-11)
第二十页,共135页。
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