实验4 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。
(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。
什么是信道均衡？
什么是信道均衡？一、定义信道均衡是指通过一系列算法和技术手段，来对信道中的信号进行调整和处理，以消除干扰、补偿失真，并使得接收到的信号质量达到最佳状态的一种技术。
它是无线通信领域中非常重要的一环，能够提升无线传输的可靠性和稳定性。
二、工作原理1. 信道反馈信道均衡的关键在于对信道的准确估计，而信道信息无法直接获取。
因此，需要通过发送端和接收端之间的交互来获得信道状态。
这个过程称为信道反馈。
发送端根据接收端反馈的信息，动态地调整发送信号的功率、频率和调制方式，以适应信道的变化。
2. 均衡算法信道均衡的核心是采用一系列复杂的算法来处理接收到的信号，对其进行均衡处理。
常见的均衡算法有线性均衡、最小均方误差均衡、判决反馈均衡等。
这些算法通过对信号进行滤波、补偿和增强，来消除信道引起的失真和干扰。
三、应用领域1. 无线通信信道均衡在无线通信中起到了至关重要的作用。
无论是移动通信还是无线局域网，都需要在不同的信道环境下进行数据传输。
信道均衡能够有效地提升信号的抗干扰性能，增加通信的可靠性和稳定性。
2. 数字调制在数字调制中，信道均衡也扮演了重要角色。
数字调制一般会伴随信号失真和干扰，信道均衡可以对接收到的信号进行恢复和优化，提高信号的品质和可靠性。
3. 多天线系统多天线系统是利用多个天线进行信号传输和接收的技术，可以提高系统的容量和覆盖范围。
信道均衡在多天线系统中起到了更为重要的作用，可以通过对不同天线接收到的信号进行优化和调整，来提升系统的性能。
四、发展趋势随着通信技术的不断发展，信道均衡也在不断演进和改进。
未来的趋势主要包括以下方面：1. 智能化信道均衡将更加智能化，能够根据实时的信道状态和环境变化，自动调整参数和算法，提供更好的信号处理效果。
2. 自适应信道均衡将更加自适应，可以适应不同的信道环境和传输要求。
不同的信道均衡算法会根据需求选择最适合的方式。
3. 联合优化未来的信道均衡将与其他信号处理技术进行联合优化，如前向纠错、调制识别等，以实现全面的信号处理和优化。
基带系统中信道均衡的实现
判决反馈均衡器
判决反馈均衡器是一种基带系统中的信道均衡实 现方法，通过比较接收信号与参考信号的差异来 调整传输信号的相位和幅度。
判决反馈均衡器采用前馈和反馈两个部分来处理 接收信号，其中前馈部分用于消除已调信号中的 多径干扰，反馈部分则用于消除符号间干扰。
判决反馈均衡器在基带系统中具有较好的 性能表现，尤其在多径干扰和符号间干扰 较为严重的通信信道中，能够显著提高信 号的传输质量和可靠性。
信道均衡技术将与信号处理、无线 通信等领域的技术融合发展
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人工智能和机器学习在信道均衡技 术中的应用将逐渐普及
信道均衡技术将面临更多的挑战和 机遇，如频谱资源紧张、通信环境 复杂等
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信道均衡的概念
信道均衡的定义：在通信系统中，信道均衡是指通过技术手段补偿信道对信号的畸变， 使接收端能够正确解调信号的一种方法。
信道均衡的原理：信道均衡器通过调整信号的幅度和相位，抵消信道对信号造成的畸变， 从而使接收端能够接收到正确的信号。
信道均衡的意义：信道均衡对于提高通信系统的性能具有重要意义，它可以减小信号失 真、降低误码率，提高通信质量。
基带系统的组成
信源编码器：将原 始信号转换为适合 传输的数字信号
调制器：将数字信 号转换为适合传输 的调制信号
信道编码器：增加 数字信号的冗余度 ，提高传输可靠性
数字滤波器：调整 信号的频谱，减少 干扰和噪声
基带系统的功能
信号调制与解调
信号压缩与解压缩
信号加密与解密
信号传输与接收
信道均衡的原理
误码率测试方法：通过在接收端比较发送端和接收端的信号，统计并计算出误码率。
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
信道均衡文档
信道均衡介绍信道均衡是无线通信中的一个重要概念和技术，用于解决信号在传输过程中受到的干扰和衰减的问题。
由于无线信道的特性，传输的信号可能会经历多径传播、多径干扰和信号衰减等现象，导致接收端收到的信号质量下降。
信道均衡技术通过对接收信号进行处理，消除信道带来的影响，从而提高信号的质量和可靠性。
信道均衡的原理信道均衡的原理是通过估计信道的衰减和干扰情况，并对接收到的信号进行处理，以提高信号的质量。
信道均衡算法的主要目标是消除信道引起的失真和干扰，从而实现信号的恢复和重建。
传统的信道均衡算法主要包括均衡滤波器和等化器。
均衡滤波器通过对信道的频率响应进行估计和补偿，使得信号在传输过程中的频率特性得到恢复。
等化器则通过对信道的时域响应进行估计和补偿，使得信号在传输过程中的时域特性得到恢复。
在实际应用中，为了提高系统的性能，通常会采用自适应信道均衡算法。
自适应信道均衡算法可以根据实时的信道条件和接收到的信号进行动态调整，以达到最佳的均衡效果。
常用的自适应信道均衡算法包括最小均方误差（MMSE）等化器和迫零（Zero Forcing）等化器。
信道均衡的应用信道均衡技术在无线通信系统中有着广泛的应用。
在手机通信、无线局域网、蓝牙通信等无线通信技术中，信道均衡技术可以有效地提高信号的质量和可靠性，提高通信的速率和距离。
在数字广播和数字电视等广播电视传输系统中，信道均衡技术可以减小多径干扰、衰减和噪声等因素对信号的影响，提高接收信号的质量和稳定性。
在无人机和自动驾驶等应用领域，信道均衡技术可以提高无线通信的可靠性和稳定性，保证传输数据的准确性和实时性，从而提升系统的安全性和性能。
此外，信道均衡技术还广泛应用于其他领域，如雷达、声纳、医疗仪器等。
无论在哪个领域，信道均衡技术都扮演着重要的角色，为无线通信系统的性能提升做出了重要贡献。
总结信道均衡是无线通信中的重要技术，通过对接收信号进行处理，消除信道带来的干扰和衰减，提高信号的质量和可靠性。
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本科学生实验报告
学号114090389 姓名简安文
学院物电学院专业、班级11电子
实验课程名称现代通信原理实验
教师及职称金争
开课学期2013 至2014学年下学期
填报时间2014 年06 月05 日云南师范大学教务处编印
图4 基带数字传输发送端图5 数据发生器Source Data
图9 Matlab界面
5.3 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。
图10 数字滤波器设计模块参数设置对话框
5.7 用鼠标点击“运行仿真模型按钮”即可运行equalizer.mdl,观察实验结果
六.实验现象与结果
运行equalizer.mdl可以得到如下的仿真结果。
6.1均衡前后的眼图比较（如图11、图12）
从均衡前后的眼图比较可以看到，接收信号的眼图是杂乱的，这是因为信道的线性失真造成了码元之间的相互干扰，即码间串扰。
通过均衡降低码间串扰，可以看到“眼睛”明显睁开了。
码间串扰的降低使基带数字通信系统的噪声容限增加，减小了过零点失真、峰值失真和对定时误差的灵敏度。
图12 经均衡之后信号的眼图
6.2 时域信号比较（如图13）
从均衡前后信号波形的比较可以看出均衡后的信号码元峰值失真更小，波形
图14 接收码元序列（上）与发送码元序列（下）比较七. 实验数据处理方法
图像法。