【文章內(nèi)容簡介】 ，只有當碼間干擾值和嗓聲足夠小的時候，才能基本保證上述判決的正確，否則．有可能發(fā)生錯判，造成誤碼。因此，為了使誤碼率盡可能的小，必須最大限度的減少碼間干擾和隨機噪聲的影響。由式（229）可知．若想消除碼間干擾，應該有 （230）由于是隨機的，要想通過各項相互抵消使碼間干擾為0是不行的，這就需要對的波形提出要求，如果相鄰碼元的前一個碼元的波形到達后一個碼元抽樣判決時刻時己經(jīng)衰減到O,就能滿足要求。但這樣的波形不易實現(xiàn)，因為實際中的波形有很長的“拖尾”，也正是由于每個碼元的“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刻上正好為0,就能消除碼間干擾。這也是消除碼間干擾的基本思想 由和之間的關系可知，如何形成合適的波形，實際上就是如何設計特性的問題。在不考慮噪聲的情況下，假設信道和接收濾波器所造成的延遲時，無碼間干擾的系統(tǒng)沖擊響應應該滿足下式： (231)式（231）說明無碼間干擾的數(shù)字通信系統(tǒng)的沖擊響應除t=0時刻取值不為0外，其他抽樣時刻t = (t)和H(w）之間的關系可以推導出H(w）滿足如下關系式： (232)該條件稱為奈奎斯特第一準則。它為我們提供了檢驗一個給定系統(tǒng)特性H(w)是否產(chǎn)生碼間干擾的方法。 自適應均衡的原理和特點理論和實踐證明，在數(shù)字通信系統(tǒng)中插入一種可調(diào)濾波器可以校正和補償系統(tǒng)特性，減少碼間干擾的影響。這種起補償作用的濾波器稱為均衡器。發(fā)送濾波器信道+接收濾波器抽樣判決器均等器,整個數(shù)字通信系統(tǒng)總的傳輸特性為 （233）通常將發(fā)送濾波器和接收濾波器設計成匹配的，而均衡器用來補償信道的畸變，即均衡器的傳輸函數(shù)滿足： （234）均衡器通常是用濾波器來實現(xiàn)的，使用濾波器來補償失真的脈沖，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。自適應均衡器直接從傳輸?shù)膶嶋H數(shù)字信號中根據(jù)某種算法不斷調(diào)整增益，因而能適應信道的隨機變化，使均衡器總是保持最佳的工作狀態(tài)，從而有更好的失真補償性能。自適應均衡器一般包含兩種工作模式，即訓練模式和跟蹤模式。首先，發(fā)射機發(fā)射一個已知的定長的訓練序列，以便接收機處的均衡器可以做出正確的設置。典型的訓練序列是一個二進制偽隨機信號或是一串預先指定的數(shù)據(jù)位，而緊跟在訓練序列后被傳送的是用戶數(shù)據(jù)，接收機處的均衡器將通過遞歸算法來評估信道特性，并且修正濾波器系數(shù)以對信道作出補償。在設計訓練序列時，要求做到即使在最差的信道條件下，均街器也能通過這個訓練序列獲得正確的濾波系數(shù)。這樣就可以在收到訓練序列后，使得均衡器的濾波系數(shù)已經(jīng)接近于最佳值。而在接收數(shù)據(jù)時，均衡器的自適應算法就可以跟蹤不斷變化的信道，自適應均衡器將不斷改變其濾波特性。均衡器從調(diào)整參數(shù)至形成收斂，整個過程是均衡器算法、結(jié)構(gòu)和通信變化率的函數(shù)。為了能有效的消除碼間干擾，均衡器需要周期性的做重復訓練。在數(shù)字通信系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)是被分為若千段并被放在相應的時間段中傳送的，每當收到新的時間段，均衡器將用同祥的訓練序列進行修正。均衡器一般被放在接收機的基帶或中頻部分實現(xiàn)，基帶包絡的復數(shù)表達式可以描述帶通信號波形，所以信道響應、解調(diào)信號和自適應算法通常都可以在基帶部分被仿真和實現(xiàn)。 本章小結(jié)由于信道的非理想特性是產(chǎn)生碼間干擾的主要因素，因此本章首先分析了各種通信信道的特性，在此基礎上提出了通信信道的數(shù)學(仿真),分析了碼間于擾產(chǎn)生的機理以及無碼間干擾的條件。簡要介紹了均衡的概念，給出了帶均衡器的數(shù)字通信等效模型，以后各章的仿真和分析都以此等效模型為基礎。概述了自適應均衡的一般原理和特點。3 均衡器的結(jié)構(gòu)均衡技術可以分為兩大類：線性和非線性均衡。這些種類是由自適應均衡器的輸出接下來是如何控制均衡器來劃分的。判決器決定了接收數(shù)字信號比特的值并應用門限電平來決定的值。如果在反饋路徑中調(diào)整均衡器，均衡器就是線性的。另一方面，如果d (t）反饋回來調(diào)整均衡器，則為非線性均衡。線性均衡器包括線性橫向均衡器、線性格型均衡器等等，非線性均衡器包括判決反饋均衡器、最大似然序列均衡器等等，在這里主要介紹實際中應用較廣的線性橫向均衡器、線性格型均衡器、判決反饋均衡器及分數(shù)間隔均衡器。 時域均衡器可以分兩大類：線性均衡器和非線性均衡器。如果接收機中判決的結(jié)果經(jīng)過反饋用于均衡器的參數(shù)調(diào)整，則為非線性均衡器；反之，則為線性均衡器。在線性均衡器中，最常用的均衡器結(jié)構(gòu)是線性橫向均衡器，它由若干個抽頭延遲線組成，延時時間間隔等于碼元間隔 。非線性均衡器的種類較多，包括判決反饋均衡器(DFE)、最大似然(ML)符號檢測器和最大似然序列估計等。均衡器的結(jié)構(gòu)可分為橫向和格型等。因為很多數(shù)字通信系統(tǒng)的信道(例如無線移動通信信道)特性是未知和時變的，要求接收端的均衡器必須具有自適應的能力。所以，均衡器可以采用自適應信號處理的相關算法，以實現(xiàn)高性能的信道均衡，這類均衡器稱為自適應均衡器。按照抽樣間隔的不同，均衡器還可以分為碼元間隔均衡器和分數(shù)間隔均衡器。實際中碼元間隔均衡器使用比較多，但是性能上卻不如分數(shù)間隔均衡器的好。本章在最后闡述分數(shù)間隔均衡器，并和碼元間隔均衡器在性能上加以比較，給出一個例子并對其做了計算機仿真。 線性橫向均衡器（LTE）橫向(時間延遲或遞歸) 均衡器是自適應均衡發(fā)展方案中的最簡單形式。在實際應用中為使參數(shù)調(diào)整得以順利進行, 把輸出信號進行判決所得的估計信號作為理想信號, 這樣, 整個數(shù)字均衡器成了一個非線性系統(tǒng), 其收斂性分析相當麻煩, 但在信道畸變不是特別嚴重的情況下, 其收斂域能夠得到保證, 可以用線性系統(tǒng)的分析方法對其進行分析。線性橫向均衡器是自適應均衡方案中最簡單的形式， 所示。圖中，輸入信號的將來值、當前值及過去值，均被均衡器時變抽頭系數(shù)進行線性加權(quán)求和后得到輸出，然后根據(jù)輸出值和理想值之間的差別按照一定的自適應算法調(diào)整濾波器抽頭系數(shù)。在實際應用中，期望信號是未知的，否則也就失去了通信的意義。為使參數(shù)調(diào)整得以順利進行，一種折中的方法是把由輸出信號進行判決所得的估計信號作為期望信號,事實上，在這種情況下，整個數(shù)字均衡器已經(jīng)成了一個非線性系統(tǒng)，因為其收斂特性的分析是相當繁難的。但是在信道畸變不是異乎尋常的嚴重的情況下，其收斂性是可以得到保證的。……….….…….,也就是；表示均衡器輸入信號矢量,則輸出信號可表示為 (31)式中上角“T”表示矩陣的轉(zhuǎn)置.由式(31)可以看出，輸出序列的結(jié)果與輸入信號矢量和均衡器系數(shù)矢量有關。輸入信號矢量是由信號的畸變，即由信道特性的變化來決定的；均衡器系數(shù)矢量應根據(jù)信道特性的改變進行設計，使輸出序列抽樣點碼間干擾為零。經(jīng)過推導可得線性橫向均衡器系數(shù)矢量完全由信道的傳遞函數(shù)來確定。如果信道特性發(fā)生了變化，相應的系數(shù)矢量也應隨之變化，這樣才能保證均衡后在抽樣時刻上無碼間千擾。假設期望信號為，則誤差輸出序列為 （32）顯然，自適應均衡器的原理是用誤差序列按照某種準則和算法對其系數(shù)進行調(diào)整，最終使自適應均衡器的代價〔目標）涵數(shù)最小化，達到最佳均衡的目的。實際使用中，均衡器系數(shù)可通過迫零準則(MMSE)獲得。對于迫零準則，調(diào)整均衡器系數(shù)使穩(wěn)定后的所有樣值沖擊響應具有最小的碼間干擾；而MMSE準則的均衡器系數(shù)調(diào)整是為了使期望信號和均衡器輸出信號之間的均方誤差最小。無論是基于MMSE準則還是迫零準則無限抽頭的線性橫向均衡器在無嗓情況下直觀上都是信道的逆濾波器，如果考慮噪聲兩種準則間會有差別。在MMSE準則下，均衡器抽頭對加性嗓聲和信道畸變均進行補償，補償包括相位和幅度兩個方面；而基于迫零準則的LTE忽略噪聲的影響。線性橫向均衡器最大的優(yōu)點就在于其結(jié)構(gòu)非常簡單，容易實現(xiàn)，因此在各種數(shù)字通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但是其結(jié)構(gòu)決定了兩個難以克服的缺點：其一就是噪聲的增強會使線性橫向均衡器無法均衡具有深度零點的信道―為了補償信道的深度零點，線性橫向均衡器必須有高增益的頻率響應，然而同時無法避免的也會放大噪聲；另一個問題是線性橫向均衡器與接收信號的幅度信息關系密切．而幅度會隨著多徑衰落信道中相鄰碼元的改變而改變，因此濾波器抽頭系數(shù)的調(diào)整不是獨立的。由于以上兩點線性橫向均衡器在畸變嚴重的信道和低信噪比(SNR)環(huán)境中性能較差，而且均衡器的抽頭調(diào)整相互影響，從而需要更多的抽頭數(shù)目。 線性格型均衡器（LLE）格型濾波器(Laltice Filter)最早是由Makhoul于1977年提出的，所采用的方法在當時被稱為線性預測的格型方法，后被稱為格型濾波器。這種格型濾波器具有共扼對稱的結(jié)構(gòu)：前向反射系數(shù)是后向反射系數(shù)的共扼。格型濾波器最突出的特點是局部相關聯(lián)的模塊化結(jié)構(gòu)。格型系數(shù)對于數(shù)值擾動的低靈敏型，以及格型算法對于信號協(xié)方差矩陣特征值擴散的相對惰性，使得其算法具有快速收斂和優(yōu)良數(shù)值特性。因為實際中，信道特性無法知道，所以也就難以估計需要的濾波器階數(shù)。而用格型濾波器作為自適應均衡器的結(jié)構(gòu)時，可以動態(tài)的調(diào)整自適應均衡器的結(jié)構(gòu)以滿足實際的均衡需求而不必重新設定均衡器的階數(shù)和重新啟動自適應算法。 所示為格型均衡器的結(jié)構(gòu)框圖，輸入信號被轉(zhuǎn)換成一組N 階的前向和反向誤差信號,用作加法器的輸入,用于計算更新系數(shù)，格型濾波器的每一步可用下面的式子表征: (33) (34) (35)...…. 線性格型均衡器其中是格型濾波器第步的反射系數(shù)。反饋誤差信號用作衡量均衡器的抽頭系數(shù)。令均衡器抽頭系數(shù)矢量為反饋誤差信號矢量，即則均衡器的輸出可表示為 (36)同時可得調(diào)整自適應算法的誤差序列為 （37）格型均衡器由于在動態(tài)調(diào)整階數(shù)的時候不需要重新啟動自適應算法，因而在無法大概估計信道特性的時候非常有利，可以利用格型均衡器的逐步迭代而得到最佳的階數(shù)，另外格型均衡器有著優(yōu)良的收斂特性和數(shù)值穩(wěn)定性，這些都有利于在高速的數(shù)字通信和深度衰落的信道中使用格型均衡器。但是如前面所討論的那樣，格型均衡器的結(jié)構(gòu)比較復雜，實現(xiàn)起來困難，從而限制了格型均衡器在數(shù)字通信中的應用。 判決反饋均衡器（DFE） 諸如劃LTE的線性均衡器為了補償信道的深度零點而增大增益從而也放大了噪聲，因此在有深度譜零點的帶通信道中線性均衡器性能不佳。然而對于這樣的惡劣信道，判決反饋均衡器出于存在著不受噪聲增益影響的反饋部分因而性能優(yōu)于線性橫向均衡器。判決反饋均衡的基本方法就是一旦信息符號經(jīng)檢測和判決以后，它對隨后信號的干擾在其檢測之前可以被估計并消減。包括兩個抽頭延遲濾波器：一個是前向濾波器（FFF），另一個是反向濾波器(FBF)。 。判決器。FFF的輸入是接收濾波器的輸出。其作用和原理與前面討