數(shù)字通信系統(tǒng)中自適應(yīng)均衡技術(shù)

金 鑫

（河南師范大學(xué)，河南 新鄉(xiāng) 453007）

0 引 言

與模擬信號(hào)相比，數(shù)字通信信號(hào)更符合人們的使用習(xí)慣。數(shù)字通信系統(tǒng)抗干擾性強(qiáng)，可以消除疊加噪聲。數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于多種因素的影響，導(dǎo)致接收端產(chǎn)生碼間干擾。工作人員往往采用均衡技術(shù)克服碼間干擾。均衡分為頻域均衡和時(shí)域均衡，數(shù)字通信系統(tǒng)中一般采用時(shí)域均衡。

1 數(shù)字通信的發(fā)展及發(fā)展趨勢(shì)

1.1 數(shù)字通信的發(fā)展

數(shù)字通信的實(shí)質(zhì)是“離散”和“數(shù)字”。在撥打電話的情況下，系統(tǒng)傳輸寬帶使用過(guò)程中，如果模擬電話占用4kHz寬帶，數(shù)字電話占用的寬帶一般為模擬電話的5～15倍，即20～60kHz。數(shù)字通信系統(tǒng)需要在接收處安裝一個(gè)同步系統(tǒng)，以控制接收端和發(fā)送端保持同步。由于數(shù)字通信系統(tǒng)的各種特點(diǎn)，其設(shè)備的體積較大，系統(tǒng)比較復(fù)雜。隨著科技的飛速發(fā)展和微電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，數(shù)字通信勢(shì)必會(huì)取代模擬通信。目前，數(shù)字通信已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，其將會(huì)是未來(lái)社會(huì)通信發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1.2 數(shù)字通信的發(fā)展趨勢(shì)

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)字通信設(shè)備不斷創(chuàng)新。以往的數(shù)字通信設(shè)備一般是兩個(gè)芯片組成的單路編譯碼器，現(xiàn)在基本上只需要一個(gè)芯片，朝著小型化的方向發(fā)展。隨著設(shè)備的不斷更新，成本隨之縮減，系統(tǒng)實(shí)用性大大提高。數(shù)字通信發(fā)展可以促進(jìn)全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前，研究人員應(yīng)著力于壓縮頻帶，提高線路傳輸效率，這對(duì)數(shù)字通信的飛速發(fā)展發(fā)揮著重要作用。

1.3 數(shù)字通信的優(yōu)缺點(diǎn)

1.3.1 數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)

信源的作用是把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號(hào)?；鶐盘?hào)是原始電信號(hào)的一種，是沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理的最原始的一種信號(hào)。數(shù)字通信系統(tǒng)主要由信道、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備、信宿、信源編碼和信道編碼組成。數(shù)字通信系統(tǒng)的顯著特性是抗干擾性和防噪聲能力強(qiáng)，主要體現(xiàn)在消除微波通信中的噪音疊加。數(shù)字通信信號(hào)的傳輸狀態(tài)處于離散形式。目前，移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等多個(gè)通信領(lǐng)域頻繁應(yīng)用數(shù)字通信。數(shù)字通信的保密性高于模擬信號(hào)，可以推動(dòng)現(xiàn)代化技術(shù)的快速發(fā)展。

1.3.2 數(shù)字通信的弊端

任何技術(shù)都不是十全十美，數(shù)字通信也存在一定缺點(diǎn)。數(shù)字通信的頻帶利用率較低，占據(jù)的頻帶帶寬較大。隨著微電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)代科技技術(shù)不斷進(jìn)步，數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)備越來(lái)越精致，體積越來(lái)越小巧，使用更加輕便簡(jiǎn)單，但其復(fù)雜性仍然一成不變。

1.4 對(duì)比數(shù)字通信與模擬通信

對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸過(guò)程中，只有源源不斷產(chǎn)生與原始信號(hào)相同的數(shù)字信號(hào)，才能保證不因距離遠(yuǎn)近影響通信質(zhì)量。數(shù)字信號(hào)一般只有0、1兩種狀態(tài)，調(diào)制時(shí)更加便捷，變化速度較快。數(shù)字通信的保密性高于模擬通信。為了避免信息泄露，數(shù)字通信過(guò)程中只有解碼器才能解開密碼，即使每個(gè)人都觀察到無(wú)線電通信內(nèi)容，重要信息也不會(huì)泄露。此外，數(shù)字通信設(shè)備不僅耗電量低，而且出現(xiàn)故障的次數(shù)極少。

1.5 數(shù)字通信系統(tǒng)在現(xiàn)代化社會(huì)的應(yīng)用

目前，隨著經(jīng)濟(jì)體系的不斷完善，社會(huì)上各個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都極其重視數(shù)字通信系統(tǒng)，在數(shù)字信號(hào)的調(diào)制、調(diào)節(jié)和調(diào)解等方面傾注了大量人力、物力以及財(cái)力。隨著社會(huì)的進(jìn)步，數(shù)字通信用戶日益增加，無(wú)論在何處都可以完成數(shù)字通信的信號(hào)傳輸，在日常生活中，主要體現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)視頻、多媒體等方面。

2 數(shù)字通信系統(tǒng)中自適應(yīng)均衡技術(shù)

自適應(yīng)均衡技術(shù)中的均衡指信道特性均衡，一般利用接收端均衡器與信道相反的特性消除碼間干擾。自適應(yīng)均衡器的工作模式分為兩種，一種是跟蹤模式，另一種是訓(xùn)練模式。濾波器基于均衡器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。失真脈沖通過(guò)均衡器和濾波器進(jìn)行補(bǔ)償，清除符號(hào)間干擾。為了準(zhǔn)確消除符號(hào)間的干擾，均衡器需要周期性反復(fù)訓(xùn)練。起初，已知的固定長(zhǎng)度訓(xùn)練序列由發(fā)送機(jī)發(fā)送，在均衡器的接收方可以形成正確配置。通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在不同時(shí)間段發(fā)出不同數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)均衡器的自適應(yīng)均衡算法可以追蹤不斷變化的信道，自適應(yīng)均衡器也會(huì)隨著信道的變化不斷調(diào)整濾波特性。均衡器的收斂功能通過(guò)改變參數(shù)完成，整個(gè)操作過(guò)程都采用均衡器算法。均衡器通常處于接收器的中頻部位或者基帶，人們可以在基帶中模擬和實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)算法。此外，均衡器可以根據(jù)自適應(yīng)均衡器的輸出劃分為分線性和非線性均衡技術(shù)。

3 自適應(yīng)均衡技術(shù)的理論

3.1 自適應(yīng)均衡器的基本原理

自適應(yīng)均衡技術(shù)有兩種結(jié)構(gòu)形式，分別為橫向結(jié)構(gòu)和格形結(jié)構(gòu)，但這兩種結(jié)構(gòu)都由若干級(jí)延遲線組成。線性橫向均衡器級(jí)與級(jí)之間的延遲間隔為T，延遲的增加幅度一致。均衡器的結(jié)構(gòu)及算法選擇需要平臺(tái)費(fèi)用、功耗以及無(wú)線傳播特性提供支撐，最簡(jiǎn)單的模式是只使用前饋延時(shí)傳遞函數(shù)即多項(xiàng)式。用戶單元的電池使用時(shí)間極其關(guān)鍵，能夠延長(zhǎng)用戶的通話時(shí)長(zhǎng)。實(shí)際操作中，IIR型均衡器使用較少。因?yàn)镮IR型均衡器不穩(wěn)定，自適應(yīng)過(guò)程中易移出單位圓外而造成均衡器不穩(wěn)定[2]。

3.2 自適應(yīng)均衡技術(shù)的特點(diǎn)

影響數(shù)字信號(hào)傳輸可靠性的決定性因素是碼間干擾。信號(hào)處理技術(shù)可以防止碼間干擾造成信號(hào)傳輸不準(zhǔn)確，可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。此技術(shù)通過(guò)濾波器重新建立新的原始信號(hào)，利用均衡器消除碼間干擾，或者使用其他技術(shù)提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。移動(dòng)信道具有不穩(wěn)定性，會(huì)隨著傳播環(huán)境的變化而變化。自適應(yīng)均衡技術(shù)也是自適應(yīng)濾波技術(shù)中的一種。利用自適應(yīng)均衡技術(shù)可以防止碼間干擾造成信號(hào)不真實(shí)，也可以消除無(wú)線移動(dòng)信道中的碼間干擾[3]。無(wú)線信道屬于多徑信道，因?yàn)椴糠衷夹盘?hào)的延遲信號(hào)進(jìn)入信道后，會(huì)在輸出端疊加之前的原始信號(hào)。通常按照結(jié)構(gòu)劃分，可以將均衡器劃分為三類，分別為最大似然序列估值器、判決反饋均衡和線性均衡器。日常工作中，前兩類均衡器應(yīng)用比較廣泛，第三類相對(duì)較少。隨著通信技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，自適應(yīng)均衡技術(shù)被列為解決碼間干擾的最佳方案，人們也在一步步認(rèn)可和采納自適應(yīng)均衡技術(shù)[4]。

4 結(jié) 論

數(shù)字通信在通信領(lǐng)域大力發(fā)展，其發(fā)展前景是極其可觀。數(shù)字化信息化的今天，數(shù)字通信占據(jù)重要地位。目前，人們不斷提高通信速度，達(dá)到高質(zhì)量、高速度和高精確的數(shù)字通信，進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。自適應(yīng)均衡技術(shù)是目前比較重要的數(shù)字通信技術(shù)。數(shù)字通信不僅會(huì)推動(dòng)整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且會(huì)提高我國(guó)的綜合國(guó)力。