【正文】 25 是帶均衡器的數(shù)字通信系統(tǒng)的等效模型： ??,na??wGrC信道+ ??wGR接收濾波器 ??E抽樣判決器均衡器??tn??na發(fā)送濾波器圖 25 帶均衡器的數(shù)字通信系統(tǒng)的等效模型均衡器通常是用濾波器來實(shí)現(xiàn)的，使用濾波器來補(bǔ)償失真的脈沖，判決器得到的解調(diào)輸出樣本，是經(jīng)過均衡器修正過的或者清除了碼間干擾之后的樣本。也正是由于每個(gè)碼元的“拖尾”造成對相鄰碼元的干擾，但只要讓它在, 等后面碼元抽樣時(shí)刻上正好為 0，就能消除碼間干擾。若發(fā)送濾波器的傳輸特性為 ，則 由下式?jīng)Q定)(wGT)(t? ()dwetjtT21?????若假設(shè)信道的傳輸特性為 ，接收濾波器的傳輸特性為 ，則圖 24 所示的)(C)(GR數(shù)字通信系統(tǒng)的總傳輸特性 ())()(CwHT?其單位響應(yīng)為 ()????dwethjt)(21)(?是單個(gè) 作用下 形成的輸出波形。實(shí)質(zhì)上，我們是將信道的色散特性建模為一個(gè)線性濾波器 。AWGN )(ts信道 + )(trAWGN 圖 23 通信信道仿真模型信號 經(jīng)過這樣一個(gè)信道濾波器，再和加性高斯白噪聲( )相疊加，)ts采用均值為 0 的隨機(jī)復(fù)數(shù)序列形式，經(jīng)過疊加的信號可以認(rèn)為是接收端得接收信AWGN號 ，接下來就是對接收信號 進(jìn)行均衡，其目的是恢復(fù)發(fā)送端的發(fā)射信號 。加性噪聲與信號獨(dú)立，并且始終存在，實(shí)際上只能采取措施減少加性噪聲的影響，大連交通大學(xué) 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4而不能徹底消除加性噪聲。)(wHc一般來說，信道的帶寬總是有限的。而廣義信道是將信號經(jīng)過的傳輸路徑都稱為信道，不僅包括傳輸媒質(zhì)，還包括通信系統(tǒng)中有關(guān)部件和電路，如天線與饋線、功率放大器、濾波器、調(diào)制器、解調(diào)器等。信道，就是信號的通路，分為狹義信道和廣義信道兩大類。信道是通信系統(tǒng)的重要組成部分，其特性對通信系統(tǒng)的性能影響很大。第五章為全文做了總結(jié)與展望。根據(jù)均衡器的結(jié)構(gòu)有多種，我們需要根據(jù)迫零(ZF)準(zhǔn)則或者最小均方誤差(MMSE)準(zhǔn)則選擇一個(gè)均衡器，并選擇較為簡易的算法來調(diào)整均衡器的抽頭系數(shù)，并用大連交通大學(xué) 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2MATLAB 進(jìn)行仿真。半盲均衡和識別算法集成了基于訓(xùn)練序列的算法和純盲算法的優(yōu)點(diǎn)，可以很好地應(yīng)用于這類通信系統(tǒng)中，克服了兩種算法分別獨(dú)立使用時(shí)的缺點(diǎn)，其能夠使盲均衡問題和基于訓(xùn)練序列的問題更具有魯棒性，而且能提供比這兩種方法更優(yōu)的性能。近年來，半盲均衡算法也引起了人們的極大研究興趣。因此二十世紀(jì)八十年代以來，無需訓(xùn)練序列的盲均衡技術(shù)開始得到迅速的發(fā)展。其技術(shù)己經(jīng)被用在很多數(shù)字通訊系統(tǒng)中，例如：高速率電話系統(tǒng)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)，數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)等。因此這兩種非線性均衡方法與線性均衡方法相比其性能有很大的改善。判決反饋均衡器包括一個(gè)前饋濾波器和一個(gè)反饋濾波器。研究表明，線性均衡器對于像固定電話這樣的信道來說性能良好，因此這種算法被廣泛應(yīng)用到各種碼間干擾不是很嚴(yán)重的場合。由于無線通信信道具有隨機(jī)性和時(shí)變性，即信道特性事先是未知的，信道響應(yīng)是時(shí)變的，這就要求均衡器必須能夠?qū)崟r(shí)地跟蹤通信信道的時(shí)變特性，可以根據(jù)信道響應(yīng)自動調(diào)節(jié)抽頭系數(shù)，我們稱這種可以自動調(diào)整濾波器抽頭系數(shù)的均衡器為自適應(yīng)均衡器。頻域均衡滿足奈奎斯特定理的要求，僅在判決點(diǎn)滿足無碼間干擾的條件相對寬松一些。理論和實(shí)踐證明，在接收系統(tǒng)中插入一種濾波器，可以校正和補(bǔ)償系統(tǒng)的特性，減少碼間干擾的影響。移動通信中信道均衡技術(shù)的研究與仿真畢業(yè)論文目 錄第一章 緒論 ..............................................................1 引言...................................................................1 國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀.......................................................1 論文研究的主要內(nèi)容.....................................................2第二章 信道、碼間干擾及均衡技術(shù)簡介 ......................................4 信道 ..................................................................4 碼間干擾 ..............................................................5 均衡器原理.............................................................6 均衡器的分類...........................................................7 線性橫向均衡器結(jié)構(gòu)(LTE) .............................................8 判決反饋均衡器(DFE) .................................................9 本章小結(jié) .............................................................11第三章 移動通信中均衡算法的研究 .........................................12 最小均衡誤差算法(LMS) ................................................12 盲均衡算法 ...........................................................15 本章小結(jié) .............................................................18第四章 均衡器的仿真與實(shí)現(xiàn) ...............................................19 仿真系統(tǒng)框圖..........................................................19 基于 LMS 算法均衡器仿真................................................19 實(shí)驗(yàn)結(jié)果............................................................21 基于 CMA 算法均衡器仿真................................................21 實(shí)驗(yàn)結(jié)果............................................................24 LMS 算法與 CMA 算法比較 ................................................24第五章 總 結(jié) ...........................................................25致謝 .....................................................................26參考文獻(xiàn) .................................................................27附錄 .....................................................................28大連交通大學(xué) 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 0第一章 緒論通常信道特性是一個(gè)復(fù)雜的函數(shù)，它可能包括各種線性失真、非線性失真、交調(diào)失真、衰落等。數(shù)字信號經(jīng)過這樣的信道傳輸后，由于受到了信道的非理想特性的影響，在接收端就會產(chǎn)生碼間干擾(ISI) ，使系統(tǒng)誤碼率上升，嚴(yán)重情況下使系統(tǒng)無法繼續(xù)正常工作。時(shí)域均衡是從時(shí)間響應(yīng)的角度考慮，使包括均衡器在內(nèi)的整個(gè)傳輸系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)滿足無碼間干擾的條件。如果接收端知道信道特性，例如信道沖擊響應(yīng)或頻域響應(yīng)，一般采用簡單的手動調(diào)整方式。有兩種常用的方法確定均衡器的抽頭系數(shù)：迫零(ZF)準(zhǔn)則和最小均方誤差(MMSE)準(zhǔn)則。判決反饋均衡器(DFE)和大連交通大學(xué) 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1最大似然序列估計(jì)(MLSE)就是兩種非線性均衡器。而最大似然序列估計(jì)(MLSE)方法實(shí)質(zhì)就是在極大似然序列估計(jì)的基礎(chǔ)上采用自適應(yīng)信道估計(jì)器為序列檢測提供信道信息。傳統(tǒng)的自適應(yīng)均衡技術(shù)往往使用導(dǎo)頻訓(xùn)練信號，即在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中加入一個(gè)時(shí)隙，在此時(shí)隙中傳輸一個(gè)在接收端已知的訓(xùn)練信號，然后根據(jù)自適應(yīng)算法，在接收端調(diào)整均衡器，使均衡器的輸出是與已知的參考訓(xùn)練最相近的匹配?；谟?xùn)練序列的自適應(yīng)均衡方法的不足是傳輸訓(xùn)練序列占用了寶貴的信道容量，降低了系統(tǒng)的傳輸效率。而其缺點(diǎn)是需要較多的觀測數(shù)據(jù)，收斂速度較慢。這種情況下，傳統(tǒng)的基于訓(xùn)練序列的均衡算法沒有足夠長的信號序列可用，而應(yīng)用純盲均衡又有些浪費(fèi)這些數(shù)據(jù)信息。 論文研究的主要內(nèi)容本論文主要研究的是在數(shù)字通信系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)理想的均衡器，用以補(bǔ)償信道，從而減少碼間干擾。第三章介紹了最常用的自適應(yīng)均衡衡器以及其中 2 中算法：LMS 和 CMA第四章選擇自適應(yīng)均衡器的結(jié)構(gòu)和算法，用 MATLAB 對其進(jìn)行仿真，然后分別采用LMS 算法和 CMA 算法進(jìn)行仿真，并對 LMS 和 CMA 的收斂性能抗干擾性能等其他方面進(jìn)行了比較。 信道從宏觀上講，任何一個(gè)通信系統(tǒng)均可視為由發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備三大部分組成。研究信道及噪聲的最終目的是弄清它們對信號傳輸?shù)挠绊懀瑢で筇岣咄ㄐ诺挠行耘c可靠性的方法。有線信道如雙絞線、電纜、光纖、波導(dǎo)等。??)(txf )(tx )(t信道等效 模型 ??)()(tnxfty??圖 21 信道模型在線性條件下，信道的傳輸特性決定于等效四端網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù) 。但在實(shí)際的通信信道中會產(chǎn)生加性噪聲，其同樣會對信號傳輸產(chǎn)生影響。通信信道模型如圖 23 所示，發(fā)射端發(fā)送的信號 經(jīng)過信道傳送時(shí)，首先受信道傳)(ts輸?shù)挠绊?，再?jīng)由加性高斯白噪聲( )惡化，便成為接收端收接收到的信號。根據(jù)圖 23，可以得出常用的信道數(shù)學(xué)模型為 ())(*)(tnhtsrc??式中 是傳輸信號， 是信道沖擊響應(yīng)， 是功率譜為 的加性高斯白噪)(tsthc 2/0N聲。為了便于分析方便，假設(shè)用沖擊脈沖序列 來代表數(shù)據(jù)序列，間隔為 ，則送入)(tdsT發(fā)送濾大連交通大學(xué) 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5波器的波形 可寫成 )(td ()?????nsTtatd)()(?接收濾波器 ??na+ )(tn )(wGR }?{na發(fā)送濾波器 信道 )(wGT 抽樣判決器 )(C圖 24 數(shù)字通信系統(tǒng)等效模型此信號激勵(lì)發(fā)送濾波器時(shí)，發(fā)送濾波器的輸出信號為 ()???????nsTtgatgdts )()()(?式中， “*”是卷積符號； 是單個(gè) 作用下形成的發(fā)送波形，即發(fā)送濾波器的單位tg??沖擊響應(yīng)。但這樣的波形不易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閷?shí)際中 的波形有很長)(th的“拖尾” 。這種起補(bǔ)償作用的濾波器稱為均衡器。首先，發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)己知的定長的訓(xùn)練序列，以便接收機(jī)處的均衡器可以做出正確的設(shè)置。這樣就可以在收到訓(xùn)練序列后，使得均衡器的濾波系數(shù)已經(jīng)接近于最佳值。在數(shù)字通信系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)是被分為若干段并被放在相應(yīng)的時(shí)間段中傳送的，每當(dāng)收到新的時(shí)間段，均衡器將用同樣的訓(xùn)練序列進(jìn)