14 Channel Equalisation
章节目录
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- 14-1 均衡器的作用 Role of the Equalizer
- 14-2 线性均衡与迫零 Linear Equalisation and Zero-Forcing
- 14-3 最小均方误差与 LMS MMSE and LMS
- 14-4 判决反馈均衡 Decision Feedback Equalisation
- 14-5 最大似然序列估计 MLSE
14-1 均衡器的作用 Role of the Equalizer
信道的频率响应不平坦,符号在时间上被展宽,形成 ISI。均衡器放在解调与检测之间,用一条与信道互补的滤波器抵消这种展宽:
均衡的目标是让输出在判决时刻的波形尽量恢复原样,即
均衡器 Equalizer
均衡器 Equalizer 是补偿信道频率选择性、抑制码间干扰的滤波器,通常与解调、检测集成在一起。
14-2 线性均衡与迫零 Linear Equalisation and Zero-Forcing
线性均衡用一条横向 FIR 滤波器直接对接收信号滤波。它实现简单,但在信道出现深衰落时性能明显变差,因为深衰落处的噪声会被同步放大。
迫零 Zero-Forcing 的目标是让级联响应在判决时刻等于冲激函数:
写成矩阵形式,用
其中
PROBLEM L14-E1
信道冲激响应
SOLUTION
接收信号为卷积:
取中心三项构造混合矩阵:
三个均衡器分别对准三个符号位置:
用
14-3 最小均方误差与 LMS MMSE and LMS
14-3-1 均方误差准则与 Wiener 解
迫零只考虑 ISI,不考虑噪声放大。最小均方误差 MMSE 同时权衡两者,最小化
若已知接收信号的相关矩阵
14-3-2 LMS 迭代
实际系统通常不知道这些统计量,于是用迭代算法沿梯度下降方向调整抽头。LMS 算法每次迭代按当前误差修正:
14-4 判决反馈均衡 Decision Feedback Equalisation
判决反馈均衡由前馈滤波 FFF 与反馈滤波 FBF 组成:前馈部分处理当前接收信号,反馈部分用已判决的过去符号抵消它们带来的拖尾。
前馈滤波器允许抽头间隔小于符号周期(分数间隔均衡),常用 2 倍或 4 倍过采样;反馈滤波器的抽头间隔必须等于符号周期。
反馈系数可以由 LMS 递归更新,也可以由前馈系数与信道系数直接算出,后者可实现精确的 ISI 抵消,但需要信道估计:
DFE 的性能优于线性均衡,因为它用已判决符号主动消除拖尾;代价是错误传播:一旦判决错,错误会通过反馈链继续扩散。
14-5 最大似然序列估计 MLSE
最大似然序列估计用维特比算法在所有可能的符号序列中搜索最可能的一条。信道冲激响应长度为
MLSE 的性能是三种方案中最好的,因为它在整个序列上做联合判决。代价是复杂度随
三种方案对比:
| 方案 | 性能 | 复杂度 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 线性均衡 | 一般 | 低 | 深衰落时噪声放大 |
| 判决反馈 | 较好 | 中 | 有错误传播风险 |
| MLSE | 最好 | 高 | 复杂度指数增长 |
