【正文】 2MATLAB 進(jìn)行仿真。因此我們有必要設(shè)計出與之相適應(yīng)的各種信道均衡方法，以提高系統(tǒng)性能是十分必要的。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，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立使用時的缺點，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。典型的無線通信系統(tǒng)中一般都會發(fā)送一些已知信號用作信道估計和同步的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，或作為分隔突發(fā)數(shù)據(jù)的保護(hù)間隔，為了不顯著降低系統(tǒng)的性能，嵌入的數(shù)據(jù)都不是太長。近年來，半盲均衡算法也引起了人們的極大研究興趣。盲均衡的優(yōu)點是可以降低發(fā)送訓(xùn)練序列所增加的額外開銷，適用于不可能發(fā)送訓(xùn)練序列的情況。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。目前常見的自適應(yīng)均衡器結(jié)構(gòu)有格形結(jié)構(gòu)、橫向結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均衡器)。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。基于訓(xùn)練序列的自適應(yīng)均衡器最早在二十世紀(jì)六十年代提出。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。從功能上講反饋濾波器用于從當(dāng)前估計值中除去由先前被檢測符號引起的那部分符號間干擾。判決反饋均衡器包括一個前饋濾波器和一個反饋濾波器。因此人們把研究的重點放在了實現(xiàn)簡單、性能較好的非線性均衡器上。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。最常用于均衡的線性濾波器是一個橫向濾波器，稱為線性均衡。由于無線通信信道具有隨機性和時變性，即信道特性事先是未知的，信道響應(yīng)是時變的，這就要求均衡器必須能夠?qū)崟r地跟蹤通信信道的時變特性，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。調(diào)整濾波器抽頭系數(shù)的方法有手動調(diào)整和自動調(diào)整。頻域均衡滿足奈奎斯特定理的要求，僅在判決點滿足無碼間干擾的條件相對寬松一些。校正可以從時域和頻域兩個不同的角度來考慮：頻域均衡是利用可調(diào)濾波器的頻率特性來彌補實際信道的幅頻特性和群延時特性，使包括均衡器在內(nèi)的整個系統(tǒng)的總頻率特性滿足無碼間干擾傳輸條件。理論和實踐證明，在接收系統(tǒng)中插入一種濾波器，可以校正和補償系統(tǒng)的特性，減少碼間干擾的影響。例如，在蜂窩式移動通信中，電磁波會因為碰撞到建筑物或者其他物體而產(chǎn)生反射、散射、繞射，此外發(fā)射端和接收端還會受到周圍環(huán)境的干擾，從而產(chǎn)生時變現(xiàn)象，其結(jié)果為信號能量會不止一條路徑到達(dá)接收天線，我們稱之為多徑傳播。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 均衡器的仿真與實現(xiàn) ...............................................19 仿真系統(tǒng)框圖..........................................................19 基于 LMS 算法均衡器仿真................................................19 實驗結(jié)果............................................................21 基于 CMA 算法均衡器仿真................................................21 實驗結(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（論文） 0第一章 緒論通常信道特性是一個復(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。同時由于信道的遲延特性和損耗特性隨時間做隨機變化，因此，信道特性往往只能用隨機的過程來進(jìn)行描述。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。這種起補償作用的濾波器稱為均衡器。時域均衡是從時間響應(yīng)的角度考慮，使包括均衡器在內(nèi)的整個傳輸系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)滿足無碼間干擾的條件。隨著數(shù)字信號的處理理論和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，時域均衡器已成為當(dāng)今高速數(shù)字通信中所使用的主要方法。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。(外)研究現(xiàn)狀均衡技術(shù)最早應(yīng)用于電話信道，由于電話信道頻率特性不平坦和相位的非線性引起時間的彌散，使用加載線圈的均衡方法來改進(jìn)傳送語音用的雙絞線電纜的特性。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。然而隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，這種均衡算法的弱點逐漸暴露出來。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（論文） 1最大似然序列估計(MLSE)就是兩種非線性均衡器。前饋濾波器與橫向濾波器結(jié)構(gòu)相同，反饋濾波器以對先前被檢測符號的判決序列作為其輸入。而最大似然序列估計(MLSE)方法實質(zhì)就是在極大似然序列估計的基礎(chǔ)上采用自適應(yīng)信道估計器為序列檢測提供信道信息。由于在很多系統(tǒng)中衰落信道是隨機時變的，故需要研究自適應(yīng)地跟蹤信道時變特性的均衡器，這促進(jìn)了自適應(yīng)均衡技術(shù)的發(fā)展。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)中加入一個時隙，在此時隙中傳輸一個在接收端已知的訓(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。至今廣泛應(yīng)用的自適應(yīng)算法有最小均方(LMS) 算法和盲均衡算法(CMA)等，他們的收斂特性和均衡性能己經(jīng)被人們深入的研究?；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?，F(xiàn)在出現(xiàn)的典型的盲均衡算法如下：基于 Bussagang 技術(shù)的盲均衡算法、基于高階統(tǒng)計量的盲均衡算法、基于二階矩的盲均衡算法 [8]等。而其缺點是需要較多的觀測數(shù)據(jù)，收斂速度較慢。半盲均衡就是同時利用盲方法所用的信息和來自已知符號的信息來完成信道均衡的方法。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這些數(shù)據(jù)信息。由上可知，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對移動通信系統(tǒng)的性能要求越來越高。 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)計一個理想的均衡器，用以補償信道，從而減少碼間干擾。各章的主要內(nèi)容如下：第一章簡單介紹了均衡技術(shù)，以及其研究現(xiàn)狀與發(fā)展等。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。大連交通大學(xué) 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3第二章 信道、碼間干擾及均衡技術(shù)簡介數(shù)字信號經(jīng)過信道的傳輸?shù)竭_(dá)接收端，而實際上信道是一個特性復(fù)雜的函數(shù)而且還是時變的。 信道從宏觀上講，任何一個通信系統(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。實際信道都不是理想的，均具有非理想的頻率響應(yīng)特性，同時還不可避免地存在著噪聲干擾和其他干擾。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?，尋求提高通信的有效性與可靠性的方法。狹義信道是指介于發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間的傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的信號通路。有線信道如雙絞線、電纜、光纖、波導(dǎo)等。廣義信道又分為調(diào)制信道和編碼信道 。??)(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) 。這種帶限信道對數(shù)字信號傳輸?shù)闹饕绊懯且鸫a元波形的展寬，從而產(chǎn)生碼間干擾。但在實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。各種加性噪聲都可以認(rèn)為是一種起伏噪聲，且功率譜密度在很寬的范圍內(nèi)都是常數(shù)。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，首先受信道傳)(ts輸?shù)挠绊懀俳?jīng)由加性高斯白噪聲( )惡化，便成為接收端收接收到的信號。(tr )(tr )(ts 碼間干擾由前面的討論可知，大多數(shù)物理信道不僅是帶限，而且還會使信號產(chǎn)生失真，而失真對于數(shù)字通信來說最大的危害是產(chǎn)生碼間干擾，使得判決器發(fā)生誤判，從而系統(tǒng)的誤碼率上升。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。最簡單的色散信道)(thc是沖擊響應(yīng)為理想低通濾波特性的帶限信道，傳輸信號經(jīng)過低通濾波器會在時域波形的邊緣產(chǎn)生重疊，從而使一個碼元擴展到鄰近的碼元從而產(chǎn)生碼間干擾(ISI)，結(jié)果會惡化通信系統(tǒng)的誤碼性能 ，一個點對點的數(shù)字通信系統(tǒng)可以簡化為如圖 24 所示的模型。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（論文）