基带系统的均衡.ppt

第四章 基带传输,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,主要内容,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,基带系统的均衡,在信道特性C()确知条件下，人们可以精心设计接收和发送滤波器以达到消除码间串扰和尽量减小噪声影响的目的。 在实际实现时，由于存在滤波器的设计误差和信道特性的变化，必然产生码间干扰。 在基带系统中插入一种可调(或不可调)滤波器可以校正或补偿系统特性，减小码间串扰的影响，这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,基带系统的均衡,均衡可分为频域均衡和时域均衡。 频域均衡，是从校正系统的频率特性出发，使包括均衡器在内的基带系统的总特性满足无失真传输条件； 时域均衡，是利用均衡器产生的时间波形去直接校正已畸变的波形，使包括均衡器在内的整个系统的冲击响应满足无码间串扰条件。 频域均衡在信道特性不变，且在传输低速数据时是适用的。 时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，故在高速数据传输中得以广泛应用。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,时域均衡原理,在接收滤波器和抽样判决器之间插入可调滤波器横向滤波器,设,插入滤波器的频率特性为T(),系统传递函数,必须满足无码间串扰准则，因此有：,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,时域均衡原理,如果,T()是周期为2/TS的周期函数，则可用傅里叶级数表示：,由H()决定,求傅氏反变换,横向滤波器的单位冲击响应,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,时域均衡原理,横向滤波器是由无限多的按横向排列的迟延单元和抽头系数组成的网络 其功能是将输入端(即接收滤波器输出端)抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成(利用它产生的无限多响应波形之和)抽样时刻上无码间串扰的响应波形 无限长的横向滤波器可以完全消除抽样时刻上的码间串扰，但实际上是不可实现的。,从理论上来说， 可以消除抽样时刻上 的码间串扰,依赖于H(),重庆大学通信工程学院,数字通信原理,时域均衡器,在基带系统接收滤波器与判决电路之间插入一个具有2N+1个抽头的横向滤波器, 它的输入为x(t)，并设它不附加噪声。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,时域均衡器,设有限长横向滤波器的单位冲激响应为e(t)，相应的频率特性为E(),在抽样时刻,均衡器在第K抽样时刻上得到的样值yk将由2N+1个Ci与xk-i乘积之和来确定。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,说明,利用有限长的横向滤波器减小码间串扰是可能的，但完全消除是不可能的。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,均衡效果,在抽头数有限情况下，均衡器的输出将有剩余失真，为了反映这些失真的大小，一般采用峰值失真准则和均方失真准则作为衡量标准。 两种准则都是根据均衡器输出的单脉冲响应来规定的。 峰值失真准则 均方失真准则,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,峰值失真准则,峰值失真D是码间串扰最大值与有用信号样值之比。 对于完全消除码间干扰的均衡器而言，应有D=0；对于码间干扰不为零的情况，希望D有最小值。,峰值失真准则定义,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,均衡效果,峰值失真准则 均方失真准则,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,均方失真准则,其物理意义与峰值失真准则相似。 按这两个准则来确定均衡器的抽头系数均可使失真最小，获得最佳的均衡效果。,均方失真准则定义,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,基于最小峰值失真准则的时域均衡,未均衡前的输入峰值失真初始失真,xk归一化,x0=1,假设,令,yk归一化,y0=1,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,基于最小峰值失真准则的时域均衡,在输入序列xk给定的情况下，峰值畸变D是各抽头增益Ci(C0除外)的函数。 如果初始失真D01,则D的最小值必然发生在y0前后的yk都等于0的情况下,这一定理的数学意义是，所求的各抽头系数Ci应该是2N+1个联立方程的解,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,基于最小峰值失真准则的时域均衡,2N+1个线性方程,写成矩阵,说明,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,说明,在输入序列xk给定时，如果按上式方程组调整或设计各抽头系数Ci，可迫使y0前后各有N个取样点上的零值。这种调整叫做“迫零”调整，所设计的均衡器称为“迫零”均衡器。 它能保证在D0 1（这个条件等效于在均衡之前有一个睁开的眼图，即码间串扰不足以严重到闭合眼图）时，调整出C0外的2N个抽头增益，并迫使y0前后各有N个取样点上无码间串扰，此时D取最小值，均衡效果达到最佳。,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,举例,【例】设计3个抽头的迫零均衡器，以减小码间串扰。已知,x2=0,x-1=0.1,x0=1,x1=-0.2, x2=0.1,求3个抽头的系数，并计算均衡前后的峰值失真。,【解】2N+1=3 列出矩阵方程：,列出方程组,解得,算出,重庆大学通信工程学院,数字通信原理,举例,均衡后的峰值失真