实验十一 信道均衡器
信道均衡PPT课件
定
设 计 均 衡 器 依 据 的 准 则
2N+1阶横向均衡器, 输入x(t), 输出y(t)
x(t)
来自接收滤波器 Ts
Ts
Ts
Ts
C－N
(a) x(t)
x－2
x0
x1
x－1
x2
(b)
最小峰值误差准则 最小均方误差准则
Ts
Ts
CN－2
CN－1
CN 去判决电路
y(t)
y(t)
y1
y－1
y0
(c)
迫
零
x0
算
法
x
2
N
x2 N
c N
0
c0
1
x0
cN
0
这里用x代替了信道响应h，因为x为信道的冲击响应， 实际系统中一般都这样处理
迫 零 算 法 的 特 点
特点1：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。
特点2：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。
st*ht*ct nt *ct
t
均 衡 器 的 基 本 结 构
均衡器的基本结构为横向滤波器结构
延迟单元
输入
L TS L TS
TS L TS L
c-i
c-1
c0
c-1
ci
抽头
系数 输出
均衡器的冲激响应为
c(t) Cn(tnTs)
n
C()
CejnTs n
n
Cn2 Ts
/Ts C(
/Ts
无线通信系统中的信道均衡
1
均衡的目的：消除码间干扰
信道均衡
迫 零 算 法 存 在 的 问 题
有限阶迫零均衡器只能减小码间干 扰，并将其作用范围拉远，但并不 能消除码间干扰。
多径信道冲激响应系数为[0.53 -0.27 0.13 -0.07] 其中后三个图中的零点对应幅度为1
迫 零 算 法 存 在 的 问 题
M 径信道经 N 阶迫零均衡器均衡后 每个信号都会对它后面的第 N 个至 第 M N 2 个信号产生码间干扰。
迫 零 算 法
这里用x代替了信道响应h，因为x为信道的冲击响应， 实际系统中一般都这样处理
迫 零 算 法 的 特 点
特点1：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。 特点2：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。 特点3：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N的增加，均衡效 果应该越来越好；当 时，理论上可以 N 完全消除多径传输所引起的码间干扰。 特点4：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 放大，致使均衡效果下降。
多径信道经过有限阶迫零均衡器均 衡后，码间干扰可以得到一定的抑 制，而且迫零均衡器的阶数越高， 均衡后的码间干扰就越小；但只有 当迫零均衡器的阶数为无穷时，码 间干扰才能完全消除，在无噪声时 才能实现零误码率传输。
特点4的解释
H(f) C(f)
X
H(f)
=
问 题 所 在
C(f)与H(f)成倒数关系 为进行均衡，时间上对接收信 号进行了频域的倒数操作 当接收信号有噪声时，在该频 点上的噪声也相应被放大或缩 小 当C(f)值相当大时，噪声被放大 相应倍数，导致噪声的加大
信道均衡在5G通信系统中的应用案例
信道均衡在5G通信系统中的应用案例一、信道均衡在5G通信系统中的应用概述信道均衡是通信系统中一个至关重要的技术，它通过补偿信道引起的信号失真，以提高通信系统的性能。
在5G通信系统中，由于其高数据传输速率和复杂多变的通信环境，信道均衡技术的应用变得尤为关键。
本文将探讨信道均衡技术在5G通信系统中的应用案例，分析其在不同场景下的作用和效果。
1.1 信道均衡技术的核心原理信道均衡技术主要基于对信道特性的估计，通过调整接收信号，以抵消信道引起的时延扩展、衰减和相位变化。
在5G通信系统中，信道均衡器通常采用自适应滤波器，根据实时的信道状态信息动态调整滤波器系数，以实现最优的均衡效果。
1.2 信道均衡技术在5G通信系统中的应用场景5G通信系统因其高速率、大连接数和低时延的特点，对信道均衡技术提出了更高的要求。
信道均衡技术在5G通信系统中的应用场景包括：- 移动宽带通信：在高速移动环境下，信道均衡技术能够有效减少多径效应和频率选择性衰落，保证数据传输的稳定性和可靠性。
- 大规模机器类通信：在物联网(IoT)应用中，信道均衡技术有助于提高设备间的通信质量，确保大量设备的有效接入和数据传输。
- 车联网(V2X)通信：在车联网系统中，信道均衡技术对于实现车辆间高速、低延迟的通信至关重要，有助于提升交通安全和效率。
二、信道均衡技术在5G通信系统中的应用案例分析2.1 移动宽带通信中的信道均衡应用在移动宽带通信中，用户设备在高速移动过程中，信号会经历复杂的多径传播，导致接收信号出现时延扩展和频率选择性衰落。
信道均衡技术通过估计信道的冲激响应，采用自适应滤波器对接收信号进行均衡处理，以减少信号失真，提高数据传输速率和通信质量。
案例分析：在一项针对城市环境中5G移动宽带通信的研究中，研究人员通过实测数据发现，采用信道均衡技术后，系统在高速移动场景下的误码率(BER)显著降低，数据传输速率提高了20%以上。
此外，信道均衡器的自适应能力使得系统能够快速响应信道条件的变化，有效提升了通信的稳定性。
实验十一 信道均衡器
本科学生设计性实验报告
学号姓名
学院物电学院专业、班级
实验课程名称现代通讯原理实验及仿真
教师及职称
开课学期2013 至2014 学年下学期
填报时间2014 年06 月04 日
云南师范大学教务处编印
图3 仿真系统框图
图4 基带数字传输发送端图5 数据发生器Source Data
图6 串扰信道模型
）基带数字传输接收端
图8 信道均衡器模型结构
图9 Matlab界面
4.3 在图9中，选择：File>New>Model新建文件，保存在matlab工作目录下，
并取名为equalizer.mdl。
4.4 在Find命令行处输入：Bernouli Binary Generator，就在窗口的右边找到
图11 接收信号（均衡之前）的眼图
图13 均衡前（上）和均衡后（下）信号波形比较。
(整理)信道均衡器.
FIR::Finite Impulse Response 有限冲激响应信道估计和均衡基本概念传输层组成信道均衡是宽带系统区别与窄带系统的一个明显特征信道均衡的原因•地面无线广播传输信道中(主要是VHF和UHF频段)是一个复杂的时变频率选择性衰落信道多径干扰（100us对应30公里）多普勒效应（100Hz)•均衡器产生与信道多径相反的特性，抵消信道的时变多径传播特性引起的码间干扰•信道是时变的，要求均衡器的特性能够自动适应信道的变化而均衡，故称自适应均衡。
•信道估计: 估计信道函数的过程•信道均衡: 使用得到的信道估计来补偿信道的过程均衡器的分类•均衡处理方法时域均衡器：单载波数字通信中多采用时域均衡器，从时域的冲激响应考虑正交频分复用OFDM调制：采用频域均衡•是否使用训练序列或导频DA（数据辅助）DD（判决指向）NDA（盲均衡）：需要在接收到足够多的数据情况下才能得到一个可靠的估计导频或训练序列的插入地面数字电视一般使用DA方式信道估计和均衡•多径衰落信道可以看成是在时间和频率上的一个二维信号•训练序列时域的间隔取决于信道的相关时间•训练序列频域的间隔取决于相关带宽•训练序列对信道在时-频空间的不同点上进行采样，利用采样插值即可得到整个信道的频率响应值时域均衡器•均衡器的输出是否用于反馈控制线性均衡器：输出未被用于反馈控制非线性均衡器：输出用于反馈，如判决反馈均衡器（DFE－decision Feedback Equalizer）•线性均衡器如何求解线性均衡器系数Cj ?•常用的优化均衡器系数的准则迫零准则: 信道逆滤波器均衡技术带均衡器的数字通信系统的等效模型理论和实践证明，在数字通信系统中插入一种可调滤波器可以校正和补偿系统特性，减少码间干扰的影响。
这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。
均衡技术-基本原理均衡器通常是用滤波器来实现的，使用滤波器来补偿失真的脉冲，判决器得到的解调输出样本，是经过均衡器修正过的或者清除了码间干扰之后的样本。
移动通信原理与系统习题答案分析.(优选)
4．8题图4.2是一个（2，1，1）卷积码编码器。设输入信息序列为10111，输出是什么？
答：输出是1110110101。
解：
自由空间损耗
自由空间中距离天线100m处的接收功率
2．3若载波 ，移动台速度 ，求最大多普勒频移。
解：
2．4说明时延扩展、相关带宽和多普勒扩展、相关时间的基本概念。
答：时延扩展
参数
市区（us）
郊区（us）
平均多径时延
1.5~2.5
0.1~2.0
最大时延（-30dB为门限）
5.0~12.0
0.3~7.0
答：①单工通信；
②双工通信（蜂窝式移动通信系统采用该方式）；
③单双工通信；
④移动中继方式。
换算：
总式：1W=0dBW=10log1W=10log1000mW=30dBm
Pr(dBm)=10lgPr(mW)Pr(dBW)-10lgPr(W)
①10mW=10lg10(mW)=10(dBm)
②20mW=10lg20(mW)=13.01(dBm)
多普勒扩展
多普勒扩展定义为多普勒功率谱密度标准差
当信号带宽远远大于多普勒扩展—慢衰落
否则快衰落信道
相关时间
数据符号周期远远小于相关时间—慢衰落
否则为快衰落信道
2．5设载波频率 ，移动台运动速度 ，问移动 进行电波传播测量时需要多少个样值？在车行驶时进行实时测量需要多少时间？信道的多普勒扩展为多少？
答：①
第2章信道均衡技术2014
基于(jīyú)梯度下降算法的盲均衡
• Sato算法：用于M进制PAM系统的盲均衡，其代价函数为
• 非线性函数为
• 由于(yóuyú)该算法用于M进制均衡，其判决应是多电平阈值判决，系数因子用于 调整均衡器输出电平等于当前M进制码元对应的电平
共五十六页
基于(jīyú)梯度下降算法的盲均衡
均方误差最小，意味着
共五十六页
最小均方失真(shī zhēn)均衡器的特点
• 信道传输特性缓慢变化时仍可有效均衡
• 无需进行矩阵求逆运算，复杂度低，实时性好 • 不仅可以均衡码间干扰，还能均降低噪声影响(yǐngxiǎng) • 无法完全消除码间干扰
共五十六页
盲均衡(jūnhéng)
• 上述均衡器需要训练序列（测试脉冲），产生开销。为了提高数据传输速率， 应尽可能，甚至取消开销——盲均衡
系数迭代更新公式
• 非线性函数是一个无记忆函数，且满足
• 非线性函数不同，有三种算法 判决指向算法
Sato算法
恒模算法
共五十六页
基于(jīyú)梯度下降算法的盲均衡
• 决策指示算法：判决器输出通过反馈用于调整(tiáozhěng)横向滤波器抽头 系数，横向滤波器抽头系数更新准则是使均方误差最小，当系数收敛时， 利用符号函数对其进行判决，即非线性函数为：
• 恒模算法(Godard算法)：恒模是指信道中传输的已调信号具有恒定包 络(bāo luò)或振幅，如MSK、GMSK信号就是恒模信号。该算法设计的非线性
函数为：
共五十六页
基于(jīyú)高阶统计量的盲均衡
• 无线通信信号特性表明，对于一个线性离散时变信号模型，如果输入(shūrù)信号是非 高斯分布的，那么，接收信号的高阶累积量中一定含有信道特征信息，可通过对接收 信号处理，获得信道估计信息
CH5_信道均衡
R y 1 R y 2 Ry 0 Ry 0 R y 1 R y 1 Ry 2 R y 1 Ry 0 R 2 N R 2 N 1 R 2 N 2 y y y
4.最小均方误差（MSE）均衡器
an yn
^
w
k k
k
ynk
x a
k
nk
3.迫零算法
an
^
w x
k k m nm
nk m
am
w
m k
k
xnk m am
h
m
am
h
m
m
anm
an
则可得到
hm
x
k
k
w m k ，且 h 1, h 0 0 n 0
3.迫零算法
当信道特性随时间变化时 自适应均衡
• 通过某种方法，根据接收信号自适应调整信道均衡 的参数
5
1.信道均衡基本原理
均衡算法历史 1965、1966年，Lucky提出用于数字通信中的基 于迫零算法的自适应均衡算法；
• 结合1976年提出的TCM编码调制方法，使电话线上的 Modem速率提高到9600－28800bps。
J wk an E
m N
N
wm y n m
wk
2
^ E 2 an a n ynk
2 E Jy n k 0
17
4.最小均方误差（MSE）均衡器
若定义
H z
则
hn z
n
n
, X z
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本科学生设计性实验报告
学号姓名
学院物电学院专业、班级
实验课程名称现代通讯原理实验及仿真
教师及职称
开课学期2013 至2014 学年下学期
填报时间2014 年06 月04 日
云南师范大学教务处编印
图3 仿真系统框图
图4 基带数字传输发送端图5 数据发生器Source Data
图6 串扰信道模型
）基带数字传输接收端
图8 信道均衡器模型结构
图9 Matlab界面
4.3 在图9中，选择：File>New>Model新建文件，保存在matlab工作目录下，
并取名为equalizer.mdl。
4.4 在Find命令行处输入：Bernouli Binary Generator，就在窗口的右边找到
图11 接收信号（均衡之前）的眼图
图13 均衡前（上）和均衡后（下）信号波形比较。