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无线通信基础无线通信基础学科组内容无线通信概论 无线信道传播机制 无线信道的统计描述宽带和方向性信道的特性 信道模型无线信道容量 数字调制解调信道编码 分集均衡扩展频谱系统 正交频分复用 多天线系统均衡概述线性均衡器判决反馈均衡器最大似然序列估计-Viterbi检测均衡器结构的比较分数间隔均衡器盲均衡为什么要使用均衡技术?多径传播会导致符号间干扰(ISI)符号间干扰和噪声使传输信号产生畸变,从而在接收时发生误码,特别是在高数据速率时,符号间干扰是误码率升高的主要原因。增大发射功率(提高信噪比)无法降低由ISI造成的误码,存在差错平底。均衡技术是对抗符号间干扰的有效手段之一。时域与频域均衡若发送信号表示为:信道冲激响应为h(t),均衡器的冲激响应为e(t),则均衡器的输出为在不考虑噪声的情况下,有 这是均衡器消除ISI 的数学解释冲激信号理想情况时域均衡频域均衡时域与频域均衡均衡器与信道传输特性有关针对信道的频率选择性,均衡器可放大衰落大的频率分量,而削弱衰落小的频率分量,以使收到信号频谱的各部分衰落趋于平坦,相位趋于线性(频域均衡)针对传输信道的时延色散,均衡器可通过调整滤波器系数削弱采样时刻的符号间干扰(时域均衡)衰落信道具有随机性和时变性,要求均衡器必须能够实时跟踪通信信道的时变特性,这种均衡器又被称为自适应均衡器(Adaptive Equalization)。自适应均衡(Adaptive Equalization)自适应均衡的两种基本工作模式训练模式发射机发射一个已知的训练序列(Training Sequence),用户数据(payload)位于训练序列附近接收机的均衡器收到训练序列后,通过某种均衡算法,估计信道特性h(t),修正滤波器系数e(t)使之接近最佳值,从而对信道做出补偿跟踪模式(盲均衡)不发射训练序列,接收机通过对用户数据进行分析,估计信道特性h(t)无需发送训练序列,提高了信道利用率,但算法复杂度更大,性能不如训练模式信道响应模型PAM调制的最佳接收机有信道衰落h(t)白噪声信道无码间干扰,白噪声有码间干扰,非白噪声的 自相关函数的采样值是噪声自相关函数的卷积信道响应模型自相关函数的采样值等效离散时间表示若要白化噪声噪声白化滤波器信道响应模型采用白化噪声滤波器的等效离散时间表示表示为采用均衡器E(Z),消除ISI有码间干扰,白噪声离散信道响应系数ISI扩展长度信道估计通过训练序列估计信道冲激响应PN序列其时间翻转序列两个序列循环卷积由此可知,PN序列有非常好自相关特性当序列通过冲激响应为f 的信道实际不发送PN的周期延拓,只发一个,为避免有效比特(payload)(未知)对相关的影响,PN序列有前后的保护比特GSM的信道估计帧结构超帧复帧帧时隙GSM的信道估计时隙组成(主频、下行链路)每个帧的第一个时隙为特殊时隙,其他时隙为正常突发(NB)。 正 常 突 发(NB) 频 率 突 发(FB) 同 步 突 发(SB) 接 入 突 发(AB) 空闲 突 发(DB) 时隙长度为156.25比特,保护段8.25比特(除AB以外) 8.25尾比特 payload 26bit训练序列 payload尾比特尾比特 全0bit 尾比特8.25尾比特 payload 64bit扩展训练序列 payload 尾比特 8.25尾比特 训练序列 payload尾比特 保护段68.25尾比特 填充比特 尾比特8.25GSM的信道估计各种突发脉冲GSM的信道估计正常突发脉冲26比特的训练序列(实际中间的16个比特有效)取出中间16比特作相关运算缺点效率下降噪声敏感过时估计 [0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1] 左右各有5个相关零点均衡概述线性均衡器判决反馈均衡器最大似然序列估计-Viterbi检测均衡器结构的比较分数间隔均衡器盲均衡线性均衡原理采用2K+1个抽头的有限冲激滤波器FIR(横向滤波器),消除ISI通过均衡算法得到最佳的滤波系数,这里的“最佳”是相对一定的准则而言的,根据不同的准则可以得到不同的最佳滤波系数设计E(Z),消除全部ISI,使得:设计E(Z),使得:对于N0=0迫零 (ZF)均衡器对于N0取有限值最小均方误差(MMSE)均衡器线性均衡原理采用有限长滤波器,第n个抽头系数用en表示,共有2K+1个,均衡器的输出信号采样ci等于均衡器输入信号{Ui}与抽头系数序列{en}的卷积,表示为:线性均衡原理例K=3 U= 13*7线性均衡原理由于可能需要分析远离脉冲主瓣的某个采样点上的码间串扰,所以矢量C的维数和U的列数可取任意值。由上面的式子可知,标识的范围为4K+1 个采样点,矢量C和e的维数分别为
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