通信原理板块——时域均衡（时域均衡的两种方式）

1、均衡器

为了减小码间串扰的影响，通常需要在系统中插入一种可调滤波器来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器

2、频域均衡器和时域均衡器

频域均衡器——从校正系统的频率特性出发，利用一个可调滤波器的频率特性去补偿信道或系统的频率特性，使包括可调滤波器在内的基带系统的总特性接近无失真传输条件

时域均衡器——用来直接校正已失真的响应波形，使包括可调滤波器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件

3、时域均衡原理

时域均衡的工作原理，是在接收滤波器和抽样判决器之间插入一个横向滤波器的可调滤波器hT(t)

其中hT(t)为网络的单位冲激响应，该网络由无限多的按横向排列的延迟单元TB和抽头加权系数Cn组成的，因此称为横向滤波器

功能是利用产生的无限多个响应波形之和，将接收滤波器输出端抽样时刻上码间串扰的响应波形变成成抽样时刻上无码间串扰的响应波形

由于横向滤波器的均衡原理是建立在响应波形上的，故称之为时域均衡

4、一个横向滤波器的例子

图(a)为一个具有2N+1个抽头的横向滤波器，单位冲激响应e(t)

图(b)为横向滤波器的输入x(t)，被均衡的对象，假设无附加噪声

图(c)为横向滤波器的均衡后，输出波形y(t)=x(t)*e(t)

在抽样时刻t=kTB上的均衡输出y(kTB)

5、均衡准则以及实现方式

(1)均衡准则——峰值失真

除k=0以外的各种的绝对值之和反映了码间串扰的最大值。y0是有用信号样值

峰值失真D是码间串扰最大可能值(峰值)与有用信号样值之比

若以峰值失真为准则调制抽头系数，应使D最小

(2)均衡准则——均方失真

(3)以最小峰值失真为准则，或以最小均分失真为准则来确定或调整均衡器的抽头系数，均可获得最佳的均衡效果，使失真最小

6、最小峰值法——迫零调整法

(1)“迫零”均衡器

在输入序列{xk}给定时，按照下式调整或设计各抽头系数Ci,可迫使均衡器输出的各抽样值yk(|k|≤N,k≠0)为零，这种调整称为“迫零”调整，所设计的均衡器称为“迫零”均衡器

(2)预置式自动均衡器

输入端每隔一段时间送入一个来自发端的测试单脉冲波形。当该波形每隔TB秒依次输入时，在输出端将获得各样值yk(k=-N,-N+1,...N)的波形，根据“迫零”调整原理，

若得到的某一yk为正极性时，则相应的抽头增益Ck应下降一个适当的增量△；若yk为负极性时，则相应的Ck应增加一个增量△

在输出端将每个yk依次进行抽样并进行极性判决，判决的两种可能结果以“极性脉冲”表示，并加到控制电路

控制电路将在某一规定时刻将所有“极性脉冲”分别作用到相应的抽头上，实现增加△或下降△的变化，从而达到均衡的目的

7、最小均方失真法自适应均衡器

自适应均衡器在传输数据期间借助信号本身来调制增益，从而实现自动均衡的目的

发送序列为{ak}，均衡器输入为x(t),均衡后输出的样值序列为{yk}，误差信号为ek=yk-ak

均方误差定义为:

对其求偏导可得：

要使得均方误差最小，即其偏导为零，要求误差ek与均衡器输入样值x(k-i)应互不相关,其中|i|≤N

8、自适应均衡器的各抽头系数可随信道特性的时变而自适应调节，故调整精度高，不需要预调时间。在高速数传系统中，普遍采用自适应均衡器来克服码间串扰

自适应均衡器(线性均衡器)的准则或算法有：迫零算法(ZF)、最小均方误差算法(LMS)、递推最小二乘算法(RLS)、卡尔曼算法

非线性均衡器的算法：判决反馈均衡(DFE)、最大似然符合检测、最大似然序列估值