信道均衡.ppt
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1、无线通信系统中的信道均衡无线通信系统中的信道均衡1均均衡衡器器的的产产生生|码间干扰的成因码间干扰的成因|无线通信系统中,多径传输效应无线通信系统中,多径传输效应是引起码间干扰的一个主要因素是引起码间干扰的一个主要因素|接收时的抽样时刻不能完全对准接收时的抽样时刻不能完全对准发送间隔是产生码间干扰的原因发送间隔是产生码间干扰的原因之二之二|均衡的目的:消除码间干扰均衡的目的:消除码间干扰|抽样时刻不能完全对准抽样时刻不能完全对准 当系统不存在采样时刻偏差时,符号间干扰当系统不存在采样时刻偏差时,符号间干扰为为 0 当采样时刻偏差不为当采样时刻偏差不为 0,符号间干扰存在,符号间干扰存在 符号间
2、干扰信号为加性干扰,影响系统误码符号间干扰信号为加性干扰,影响系统误码率率|多径传输效应多径传输效应 n()max(t)h(t,)|码间干扰的体现形式z时域:接收信号指间信号相互干扰z频域:频率选择性衰落|克服码间干扰的影响(均衡)z时域:信号时域响应函数必须为冲击响应函数z频域:频域响应函数为实常数|实现方法z时域:设通道响应为h(t),均衡器响应为c(t),则h(t)*c(t)=(t),(注意这里是卷积)z频域:设通道响应为H(f),均衡器响应为C(f),则H(f)C(f)=A,(注意这里是乘积)均均衡衡器器研研究究现现状状简简述述|码间干扰导致信号时域响应和码间干扰导致信号时域响应和频域
3、响应的畸变频域响应的畸变|均衡器的分类均衡器的分类均衡器均衡器时域均衡器时域均衡器频域均衡器频域均衡器最小峰值误差准则最小峰值误差准则最小均方误差准则最小均方误差准则迫零算法迫零算法卡尔曼算法卡尔曼算法维纳算法维纳算法LMS自适应算法自适应算法传输信号传输信号多径通道多径通道 h(t)+噪声噪声均衡均衡器器c(t)解调解调信号信号s(t)y(t)x(t)均衡前:均衡前:均衡后:均衡后:无无线线通通信信系系统统模模型型均均衡衡器器的的基基本本结结构构均衡器的基本结构为横向滤波器结构均衡器的基本结构为横向滤波器结构均衡器的冲激响应为均衡器的冲激响应为均均衡衡器器系系数数的的确确定定根据奈奎斯特根据
4、奈奎斯特(Nyquist)第一准则第一准则只有当只有当 满足满足才可消除码间干扰才可消除码间干扰 如果如果 对不同的对不同的 有相同的函数形式,有相同的函数形式,即即 是以是以 为周期的周期函数,为周期的周期函数,则只要则只要 在在 内满足下式即可消除码间干扰。内满足下式即可消除码间干扰。均均衡衡器器系系数数的的确确定定均均衡衡器器系系数数的的确确定定给定一个无线通信系统特性给定一个无线通信系统特性 就可唯一就可唯一地确定地确定 ,于是就找到消除码间干扰的,于是就找到消除码间干扰的无限多的均衡器抽头系数无限多的均衡器抽头系数 。然而,使横向滤波器的抽头无限多是不现然而,使横向滤波器的抽头无限多
5、是不现实的,而当采用有限抽头数的横向滤波器实的,而当采用有限抽头数的横向滤波器时,码间干扰就不可能完全消除。时,码间干扰就不可能完全消除。那么,此时的均衡效果如何去衡量呢?那么,此时的均衡效果如何去衡量呢?设设计计均均衡衡器器依依据据的的准准则则|最小峰值误差准则最小峰值误差准则|最小均方误差准则最小均方误差准则2N+1阶横向均衡器阶横向均衡器,输入输入x(t),输出输出y(t)均均衡衡的的基基本本原原理理抽样抽样电路电路判决判决电路电路n(t)发送发送滤波器滤波器传输传输信道信道接收接收滤波器滤波器均衡器均衡器实际无线通信系统信道模型(频域)实际无线通信系统信道模型(频域)未加均衡器时的传输
6、函数(扩展的通道模型)未加均衡器时的传输函数(扩展的通道模型)均衡器要对整个通道响应进行均衡均衡器要对整个通道响应进行均衡所以,可以将发送所以,可以将发送/接收滤波器的非理想响应以及采样接收滤波器的非理想响应以及采样时刻的误差导致的码间干扰都算作等效通道时刻的误差导致的码间干扰都算作等效通道迫迫零零算算法法|依据最小峰值误差准则产生了依据最小峰值误差准则产生了迫零算法均衡器迫零算法均衡器均衡器输入峰值误差均衡器输入峰值误差均衡器输出峰值误差均衡器输出峰值误差当输入峰值误差当输入峰值误差 时,输出峰值误差的极小时,输出峰值误差的极小值出现在值出现在 时时,据此可求出迫,据此可求出迫零均衡器的抽头
7、系数零均衡器的抽头系数 。准则一:准则一:最小峰值误差准则最小峰值误差准则迫迫零零算算法法判决判决电路电路n(t)BPSK传输信号传输信号多径多径信道信道均衡器均衡器多径信道也可以表示为横向滤波器结构,其冲激多径信道也可以表示为横向滤波器结构,其冲激响应为响应为 ,阶迫零均衡器的冲阶迫零均衡器的冲激响应为激响应为 ,则均衡器抽头系数为,则均衡器抽头系数为准则一:准则一:最小峰值误差准则最小峰值误差准则写成矩阵展开形式写成矩阵展开形式或或写成频域形式写成频域形式迫迫零零算算法法|设发射冲激响应时,均衡器的输入端得设发射冲激响应时,均衡器的输入端得到的信号序列为到的信号序列为 ,均衡器,均衡器的抽
8、头系数为的抽头系数为 ,则迫零算,则迫零算法可以表示为法可以表示为这里用这里用x代替了信道响应代替了信道响应h,因为,因为x为信道的冲击响应,为信道的冲击响应,实际系统中一般都这样处理实际系统中一般都这样处理迫迫零零算算法法的的特特点点|特点特点1 1:需要预先知道无线信道的特性,而且:需要预先知道无线信道的特性,而且不可用于均衡信道特性变化的无线通信系统。不可用于均衡信道特性变化的无线通信系统。|特点特点2 2:计算过程中需要求矩阵的逆,这使得:计算过程中需要求矩阵的逆,这使得迫零算法在设计阶数较大的均衡器时速度较慢。迫零算法在设计阶数较大的均衡器时速度较慢。|特点特点3 3:有限阶迫零均衡
9、器不能完全消除码间:有限阶迫零均衡器不能完全消除码间干扰;随着迫零均衡器阶数干扰;随着迫零均衡器阶数N N的增加,均衡效的增加,均衡效果应该越来越好;当果应该越来越好;当 时,理论上可以时,理论上可以完全消除多径传输所引起的码间干扰。完全消除多径传输所引起的码间干扰。|特点特点4 4:如果迫零均衡器的抽头系数中存在某:如果迫零均衡器的抽头系数中存在某些较大值,可能导致在均衡过程中对噪声过分些较大值,可能导致在均衡过程中对噪声过分放大,致使均衡效果下降。放大,致使均衡效果下降。迫迫零零算算法法的的仿仿真真性性能能BPSK信号长度:信号长度:多径信道冲激响应系数:多径信道冲激响应系数:特点特点3的
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