第5章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)9均衡器算法與實現(xiàn)

1、西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院通信原理教案第 26 講 均衡器算法與實現(xiàn)任光亮西安電子科技大學(xué)通信2013 年 8 月西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院第 26 講 均衡器算法與實現(xiàn)本講的主要內(nèi)容： 一、實際時域均衡器二、均衡效果的衡量準則三、均衡算法四、均衡器的實現(xiàn)與調(diào)整上一講的主要內(nèi)容： 一、眼圖二、均衡原理西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院第 26 講均衡器算法與實現(xiàn)一、實際時域均衡器理論上的時域均衡器，可以消除碼間干擾延遲單元輸入（t=0）抽頭系數(shù)輸出C- iC- 1C0+C1CiH '( w )h '( t )H ( w )h ( t )H '( w ) = H ( w )

2、 T (w)無 ISI有 ISI h '( w ) = h ( t ) * h (t)TTsTsTsTs西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院一、實際時域均衡器可實現(xiàn)的時域均衡器有2N +1 個抽頭的橫向濾波器x：( t )LTs來自接收濾波器C- NC- N1CN1CN去電路y ( t )有限個抽頭的橫向濾波器可以實現(xiàn)，能否消除碼間干擾？能否減小碼間干擾？+TsTsTs西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院一、實際時域均衡器有2N 個+1抽頭的橫向濾波器：x ( t )LTs來自接收濾波器C- NC- N1CN1CN去電路y ( t )+NE ( w ) = ￥C e- jwiTsii=- NNe (

3、t ) = ￥ Cid ( t - iTs )i=- N￥T ( w ) = ￥ C e- jwnTsnn=-￥hT ( t ) = ￥ Cnd (s )n=-￥TsTsTs西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院一、實際時域均衡器Nx( t)LTsTs來自接收濾波器C-NC-N1CN1CN￥y ( t ) = x ( t ) * e ( t ) =C x ( t - iT )去電路y ( t)+isi=- NNNy ( kTs + t0 ) = ￥ Ci x kTsi=- N+ t0 - iTs = ￥Ci x ( k - i ) Ts+ t0 i=- Nk = 0;k ￥ 0.N￥Tyk= ￥i=-

4、Ny ( kT ) = ￥Ci xk -is不滿足s￥0結(jié)論：采用有限長的橫向濾波器，可以減小 ISI ，但不能完全消除 ISI 。TsTs西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)一院、實際時域均衡器【例】設(shè)有一個三抽頭的橫向濾波器，其在各抽x ( t )= -1 / 4,C0 = 1,=均-衡1 / 器2C-1C；+1輸入=其1 / 2樣點上的取值分別為+，1零。試求均衡器輸出y ( t ) 在各抽樣點上的值x ( t )。c1c-1c0y ( t )+TsTs西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)一院、實際時域均衡器N= åCi xk -i解： yki=- N134= ￥ Ci x-iy0= C-1 x1

5、 + C0 x0+ C1x-1 =i=-1xk1y+1 = ￥ Ci x1-i= C-1x2 + C0 x1 + C1x0 = 0i=-11y= ￥ Cx··= Cx + C x+ C x= 00k-1i-1-i-100-11-2yi=-1k= -1/ 4= -1/16y+2y-2··k0西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院二、均衡效果的衡量準則1 、峰值失真準則D = 1 ￥ykyk ￥00若 D=0 ，無 ISI ； Dâð 均衡效2 、均方失真準則果á 1 ￥k ￥0=e22kyy20西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法均

6、衡算法：使碼間干擾達到最小的確定均衡器抽頭系數(shù)的方法。x ( t )LTs來自接收濾波器C- NC- N1CN1CN去電路y ( t )+TsTsTs西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法1 、迫零算法（ ZF ）均衡器的輸入峰值失真（初始失真）：1 ￥D =x0kxk ￥00= xkD = yk歸一化之后： D0k ￥0k ￥0NQ yk= ￥Ci xk -ii=- NN= ￥ D = ykCi xk -ik ￥0k ￥0i=- N西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法c為i< 1時，可證明：當D0出現(xiàn)最小值。，D下面方程組的k = ￥1,k = 0￥2,￥N= ￥0,L,y￥k￥

7、1,￥N￥= 0,k = ￥1,￥2,￥NCi xk -iL,￥i=- NN￥= 1,k = 0Ci x-i￥i=- N西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法寫成矩陣形式：C0- NC- N +1 M -2 NM M0MML= 迫零調(diào)整法C01- NM M 0MML CN -1CNM 00物理意義：當 D0<1 時，按照上式調(diào)整各個抽頭增益，迫使 y0 前后各有 N 個抽樣點的抽樣值為零，此時 D 取最小值。西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法= 0,= ，0.1【例】已知輸入信號的樣值序列：x-2x-1設(shè)= 0計.13 個抽頭的迫零均衡器，求23 個抽頭的系數(shù)，并計算均衡前后的峰

8、值失真。解 : Q 2N +1 = 3 N = 1éêêêëC-1-2 ù éC-1 ùé0ùú ê C ú = ê1ú-1 ú ê00 úû êë C1úúûê úêë0úû= -0.09606,C0 = 0.9606,C1 = 0.2017西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法NQ yk =

9、￥i=- N y-1 = 0,Ci xk -iy0 = 1,y1 = 0= 0,= 0.0096,= 0.0557,y3 = 0.02016y-3y-2y2= 1 ￥=0.4Dx0kxk ￥00D = 1 ￥=0.0869ykyk ￥00西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法1 、迫零算法（ ZF ）迫零算法的缺點： 設(shè)計迫零均衡器時沒有考慮加性噪聲的影響。在實際通信中，當信道傳遞函數(shù)的幅頻特性在某頻率有很大衰減（出現(xiàn)傳輸零點） 時， 由于均衡器的濾性與信道特性相逆， 所以導(dǎo)致迫零均衡器在此頻點有很大的幅度增益， 在實際信道存在加性噪聲時， 系統(tǒng)的輸出噪聲將會增大， 導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出整個信噪比

10、下降！西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法1 、迫零算法（ ZF ）西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法、 MMSE 算法西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法、 MMSE 算法西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法、 MMSE 算法西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)三院、均衡算法3 、算法性能對比均衡前的系統(tǒng)響應(yīng)西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院四、均衡器的實現(xiàn)與調(diào)整1 、手動均衡器x( t )LTs來自接收濾波器C- NC- N1CN1CN去電路y ( t )+TsTsTs西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院四、均衡器的實現(xiàn)與調(diào)整2 、自動均衡器（ 1 ）預(yù)置式均衡器x( t)LTsTs來自接收濾波

11、器C-NC-N1CN1CN去電路y( t)+TsTs預(yù)先 一定數(shù)量的訓(xùn)練脈沖，對均衡器的各個抽頭系數(shù)進行訓(xùn)練，直到各個系數(shù)使碼間干擾達到最小。西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院四、均衡器的實現(xiàn)與調(diào)整2 、自動均衡器（ 2 ）自適應(yīng)均衡器西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院第 26 講 均衡器算法與實現(xiàn)總結(jié)一、實際時域均衡器有限長均衡器，分析了其作用二、均衡效果的衡量準則峰值失真準則，均方失真準則三、均衡算法ZF 和 MMSE四、均衡器的實現(xiàn)與調(diào)整西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院第五章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)主要內(nèi)容： 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成 數(shù)字基帶信號的時域波形及其頻譜特性 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 眼圖間干擾的基帶傳輸特性間干擾基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能時域均衡原理西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院第五章