【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，只有當(dāng)碼間干擾值和嗓聲足夠小的時(shí)候，才能基本保證上述判決的正確，否則．有可能發(fā)生錯(cuò)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(jī)噪聲的影響。由式（229）可知．若想消除碼間干擾，應(yīng)該有 （230）由于是隨機(jī)的，要想通過(guò)各項(xiàng)相互抵消使碼間干擾為0是不行的，這就需要對(duì)的波形提出要求，如果相鄰碼元的前一個(gè)碼元的波形到達(dá)后一個(gè)碼元抽樣判決時(shí)刻時(shí)己經(jīng)衰減到O,就能滿足要求。但這樣的波形不易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閷?shí)際中的波形有很長(zhǎng)的“拖尾”，也正是由于每個(gè)碼元的“拖尾”造成對(duì)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。這也是消除碼間干擾的基本思想 由和之間的關(guān)系可知，如何形成合適的波形，實(shí)際上就是如何設(shè)計(jì)特性的問(wèn)題。在不考慮噪聲的情況下，假設(shè)信道和接收濾波器所造成的延遲時(shí)，無(wú)碼間干擾的系統(tǒng)沖擊響應(yīng)應(yīng)該滿足下式： (231)式（231）說(shuō)明無(wú)碼間干擾的數(shù)字通信系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)除t=0時(shí)刻取值不為0外，其他抽樣時(shí)刻t = (t)和H(w）之間的關(guān)系可以推導(dǎo)出H(w）滿足如下關(guān)系式： (232)該條件稱為奈奎斯特第一準(zhǔn)則。它為我們提供了檢驗(yàn)一個(gè)給定系統(tǒng)特性H(w)是否產(chǎn)生碼間干擾的方法。 自適應(yīng)均衡的原理和特點(diǎn)理論和實(shí)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(bǔ)償系統(tǒng)特性，減少碼間干擾的影響。這種起補(bǔ)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(gè)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(shè)計(jì)成匹配的，而均衡器用來(lái)補(bǔ)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，使用濾波器來(lái)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(guò)均衡器修正過(guò)的或者清除了碼間干擾之后的樣本。自適應(yīng)均衡器直接從傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)字信號(hào)中根據(jù)某種算法不斷調(diào)整增益，因而能適應(yīng)信道的隨機(jī)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(bǔ)償性能。自適應(yīng)均衡器一般包含兩種工作模式，即訓(xùn)練模式和跟蹤模式。首先，發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)已知的定長(zhǎng)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。典型的訓(xùn)練序列是一個(gè)二進(jìn)制偽隨機(jī)信號(hào)或是一串預(yù)先指定的數(shù)據(jù)位，而緊跟在訓(xùn)練序列后被傳送的是用戶數(shù)據(jù)，接收機(jī)處的均衡器將通過(guò)遞歸算法來(lái)評(píng)估信道特性，并且修正濾波器系數(shù)以對(duì)信道作出補(bǔ)償。在設(shè)計(jì)訓(xùn)練序列時(shí)，要求做到即使在最差的信道條件下，均街器也能通過(guò)這個(gè)訓(xùn)練序列獲得正確的濾波系數(shù)。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。而在接收數(shù)據(jù)時(shí)，均衡器的自適應(yīng)算法就可以跟蹤不斷變化的信道，自適應(yīng)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(gè)過(guò)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(fù)訓(xùn)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(yīng)的時(shí)間段中傳送的，每當(dāng)收到新的時(shí)間段，均衡器將用同祥的訓(xùn)練序列進(jìn)行修正。均衡器一般被放在接收機(jī)的基帶或中頻部分實(shí)現(xiàn)，基帶包絡(luò)的復(fù)數(shù)表達(dá)式可以描述帶通信號(hào)波形，所以信道響應(yīng)、解調(diào)信號(hào)和自適應(yīng)算法通常都可以在基帶部分被仿真和實(shí)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(chǔ)上提出了通信信道的數(shù)學(xué)(仿真),分析了碼間于擾產(chǎn)生的機(jī)理以及無(wú)碼間干擾的條件。簡(jiǎn)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(chǔ)。概述了自適應(yīng)均衡的一般原理和特點(diǎn)。3 均衡器的結(jié)構(gòu)均衡技術(shù)可以分為兩大類：線性和非線性均衡。這些種類是由自適應(yīng)均衡器的輸出接下來(lái)是如何控制均衡器來(lái)劃分的。判決器決定了接收數(shù)字信號(hào)比特的值并應(yīng)用門限電平來(lái)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(lái)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(shí)際中應(yīng)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?jǐn)?shù)間隔均衡器。 時(shí)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(jī)中判決的結(jié)果經(jīng)過(guò)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(gè)抽頭延遲線組成，延時(shí)時(shí)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(hào)檢測(cè)器和最大似然序列估計(jì)等。均衡器的結(jié)構(gòu)可分為橫向和格型等。因?yàn)楹芏鄶?shù)字通信系統(tǒng)的信道(例如無(wú)線移動(dòng)通信信道)特性是未知和時(shí)變的，要求接收端的均衡器必須具有自適應(yīng)的能力。所以，均衡器可以采用自適應(yīng)信號(hào)處理的相關(guān)算法，以實(shí)現(xiàn)高性能的信道均衡，這類均衡器稱為自適應(yīng)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?jǐn)?shù)間隔均衡器。實(shí)際中碼元間隔均衡器使用比較多，但是性能上卻不如分?jǐn)?shù)間隔均衡器的好。本章在最后闡述分?jǐn)?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(gè)例子并對(duì)其做了計(jì)算機(jī)仿真。 線性橫向均衡器（LTE）橫向(時(shí)間延遲或遞歸) 均衡器是自適應(yīng)均衡發(fā)展方案中的最簡(jiǎn)單形式。在實(shí)際應(yīng)用中為使參數(shù)調(diào)整得以順利進(jìn)行, 把輸出信號(hào)進(jìn)行判決所得的估計(jì)信號(hào)作為理想信號(hào), 這樣, 整個(gè)數(shù)字均衡器成了一個(gè)非線性系統(tǒng), 其收斂性分析相當(dāng)麻煩, 但在信道畸變不是特別嚴(yán)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(duì)其進(jìn)行分析。線性橫向均衡器是自適應(yīng)均衡方案中最簡(jiǎn)單的形式， 所示。圖中，輸入信號(hào)的將來(lái)值、當(dāng)前值及過(guò)去值，均被均衡器時(shí)變抽頭系數(shù)進(jìn)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(yīng)算法調(diào)整濾波器抽頭系數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，期望信號(hào)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(jìn)行，一種折中的方法是把由輸出信號(hào)進(jìn)行判決所得的估計(jì)信號(hào)作為期望信號(hào),事實(shí)上，在這種情況下，整個(gè)數(shù)字均衡器已經(jīng)成了一個(gè)非線性系統(tǒng)，因?yàn)槠涫諗刻匦缘姆治鍪窍喈?dāng)繁難的。但是在信道畸變不是異乎尋常的嚴(yán)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(hào)矢量,則輸出信號(hào)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(hào)矢量和均衡器系數(shù)矢量有關(guān)。輸入信號(hào)矢量是由信號(hào)的畸變，即由信道特性的變化來(lái)決定的；均衡器系數(shù)矢量應(yīng)根據(jù)信道特性的改變進(jìn)行設(shè)計(jì)，使輸出序列抽樣點(diǎn)碼間干擾為零。經(jīng)過(guò)推導(dǎo)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(lái)確定。如果信道特性發(fā)生了變化，相應(yīng)的系數(shù)矢量也應(yīng)隨之變化，這樣才能保證均衡后在抽樣時(shí)刻上無(wú)碼間千擾。假設(shè)期望信號(hào)為，則誤差輸出序列為 （32）顯然，自適應(yīng)均衡器的原理是用誤差序列按照某種準(zhǔn)則和算法對(duì)其系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終使自適應(yīng)均衡器的代價(jià)〔目標(biāo)）涵數(shù)最小化，達(dá)到最佳均衡的目的。實(shí)際使用中，均衡器系數(shù)可通過(guò)迫零準(zhǔn)則(MMSE)獲得。對(duì)于迫零準(zhǔn)則，調(diào)整均衡器系數(shù)使穩(wěn)定后的所有樣值沖擊響應(yīng)具有最小的碼間干擾；而MMSE準(zhǔn)則的均衡器系數(shù)調(diào)整是為了使期望信號(hào)和均衡器輸出信號(hào)之間的均方誤差最小。無(wú)論是基于MMSE準(zhǔn)則還是迫零準(zhǔn)則無(wú)限抽頭的線性橫向均衡器在無(wú)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(zhǔn)則間會(huì)有差別。在MMSE準(zhǔn)則下，均衡器抽頭對(duì)加性嗓聲和信道畸變均進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償包括相位和幅度兩個(gè)方面；而基于迫零準(zhǔn)則的LTE忽略噪聲的影響。線性橫向均衡器最大的優(yōu)點(diǎn)就在于其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，因此在各種數(shù)字通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是其結(jié)構(gòu)決定了兩個(gè)難以克服的缺點(diǎn)：其一就是噪聲的增強(qiáng)會(huì)使線性橫向均衡器無(wú)法均衡具有深度零點(diǎn)的信道―為了補(bǔ)償信道的深度零點(diǎn)，線性橫向均衡器必須有高增益的頻率響應(yīng)，然而同時(shí)無(wú)法避免的也會(huì)放大噪聲；另一個(gè)問(wèn)題是線性橫向均衡器與接收信號(hào)的幅度信息關(guān)系密切．而幅度會(huì)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(dú)立的。由于以上兩點(diǎn)線性橫向均衡器在畸變嚴(yán)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(dāng)時(shí)被稱為線性預(yù)測(cè)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(duì)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(diǎn)是局部相關(guān)聯(lián)的模塊化結(jié)構(gòu)。格型系數(shù)對(duì)于數(shù)值擾動(dòng)的低靈敏型，以及格型算法對(duì)于信號(hào)協(xié)方差矩陣特征值擴(kuò)散的相對(duì)惰性，使得其算法具有快速收斂和優(yōu)良數(shù)值特性。因?yàn)閷?shí)際中，信道特性無(wú)法知道，所以也就難以估計(jì)需要的濾波器階數(shù)。而用格型濾波器作為自適應(yīng)均衡器的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以動(dòng)態(tài)的調(diào)整自適應(yīng)均衡器的結(jié)構(gòu)以滿足實(shí)際的均衡需求而不必重新設(shè)定均衡器的階數(shù)和重新啟動(dòng)自適應(yīng)算法。 所示為格型均衡器的結(jié)構(gòu)框圖，輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一組N 階的前向和反向誤差信號(hào),用作加法器的輸入,用于計(jì)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(hào)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(hào)矢量，即則均衡器的輸出可表示為 (36)同時(shí)可得調(diào)整自適應(yīng)算法的誤差序列為 （37）格型均衡器由于在動(dòng)態(tài)調(diào)整階數(shù)的時(shí)候不需要重新啟動(dòng)自適應(yīng)算法，因而在無(wú)法大概估計(jì)信道特性的時(shí)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(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)困難，從而限制了格型均衡器在數(shù)字通信中的應(yīng)用。 判決反饋均衡器（DFE） 諸如劃LTE的線性均衡器為了補(bǔ)償信道的深度零點(diǎn)而增大增益從而也放大了噪聲，因此在有深度譜零點(diǎn)的帶通信道中線性均衡器性能不佳。然而對(duì)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(hào)經(jīng)檢測(cè)和判決以后，它對(duì)隨后信號(hào)的干擾在其檢測(cè)之前可以被估計(jì)并消減。包括兩個(gè)抽頭延遲濾波器：一個(gè)是前向?yàn)V波器（FFF），另一個(gè)是反向?yàn)V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