無(wú)線(xiàn)通信信道均衡技術(shù)分析與探究

胡俊杰，劉 鎮(zhèn)，張曉峰

（浙江天則通信技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310053）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用領(lǐng)域和使用頻率都有了飛速的提升，在無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用中，由于應(yīng)用環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性，可能會(huì)產(chǎn)生信號(hào)傳輸和接受的不穩(wěn)定。信道均衡技術(shù)可以在一定程度上降低外界因素對(duì)通信過(guò)程造成的干擾，保證數(shù)字系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，對(duì)于此，信道均衡技術(shù)成為保證通信系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。信道均衡技術(shù)的應(yīng)用對(duì)整個(gè)通信技術(shù)的普及應(yīng)用都起到關(guān)鍵的推動(dòng)作用。

1 均衡技術(shù)概述

均衡技術(shù)在通信系統(tǒng)過(guò)程中的運(yùn)用對(duì)于一些相關(guān)的碼間出現(xiàn)的一些干擾現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防，同時(shí)該技術(shù)對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及相應(yīng)的發(fā)展有著十分重要的影響。信道用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)就是開(kāi)展通信的相應(yīng)通道，能夠成為傳輸信號(hào)的一個(gè)十分重要的媒介，其主要的一些特征包含幾點(diǎn)，其中一項(xiàng)是多徑，另外一項(xiàng)就是多普勒頻移等相關(guān)的內(nèi)容。作為一項(xiàng)十分重要的研究項(xiàng)目，在通信領(lǐng)域中這項(xiàng)技術(shù)是影響通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)較為重要的因素。隨著通信領(lǐng)域的發(fā)展，過(guò)去的技術(shù)很難適應(yīng)現(xiàn)階段的發(fā)展，如何將無(wú)線(xiàn)通信信道均衡技術(shù)的作用發(fā)揮到最大已經(jīng)成為一項(xiàng)十分重要的需要研究的內(nèi)容。

2 無(wú)線(xiàn)通信信道均衡技術(shù)研究現(xiàn)狀

無(wú)線(xiàn)通信信道均衡技術(shù)已經(jīng)被相當(dāng)多的人重視，從1975年開(kāi)始計(jì)算方法被人們發(fā)現(xiàn)之后很多人開(kāi)始研究，在這段時(shí)間中不同的信道均衡計(jì)算方法已經(jīng)被不同的人研究了出來(lái)。該技術(shù)最早應(yīng)用在電話(huà)的信道方面，其中的主要特點(diǎn)就是相應(yīng)的頻率相比較而言不夠平坦，同時(shí)對(duì)于相位也在一定程度上呈現(xiàn)出了非線(xiàn)性的變化，因此要想改變電纜的一些特點(diǎn)需要采用的就是增加線(xiàn)圈的方法。在長(zhǎng)期的研究過(guò)程當(dāng)中線(xiàn)性均衡器的研究對(duì)于相應(yīng)的電話(huà)信息的信道進(jìn)行改善的一些效果是比較好的。但是在技術(shù)的不斷發(fā)展過(guò)程中通信技術(shù)也得到了一定的改進(jìn)，因此這種方法中存在的一些問(wèn)題就逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，研究的一些關(guān)鍵內(nèi)容應(yīng)當(dāng)放在步長(zhǎng)以及穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算的中出現(xiàn)的問(wèn)題方面，同時(shí)還需要對(duì)速度方面進(jìn)行重視?，F(xiàn)在關(guān)于無(wú)線(xiàn)信道的計(jì)算的一些手段就是最小的均方的算法以及盲均的相關(guān)的算法，這些方法與其他形式相比都是效果較好的方式，對(duì)于過(guò)去的電話(huà)信道信號(hào)傳輸?shù)姆椒ㄒ约靶盘?hào)的一些干擾問(wèn)題進(jìn)行了改善。在無(wú)線(xiàn)信道均衡技術(shù)發(fā)展的長(zhǎng)期過(guò)程中，同時(shí)也研究了相關(guān)的比較典型的一些關(guān)于盲均衡技術(shù)的一些相應(yīng)的算法，在目前通信技術(shù)水平越來(lái)越高的情況下，需要設(shè)計(jì)出與現(xiàn)階段通信技術(shù)的各項(xiàng)性能相符合的一些新的信道均衡方法。其中信道均衡計(jì)算形式主要有四種，一種是Bassgang類(lèi)算法，另外一種就是關(guān)于高階的相關(guān)的統(tǒng)計(jì)計(jì)量的算法，還有一種就是盲序列估計(jì)法，最后一種就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一些手法。現(xiàn)階段，采用的最為主要的方法就是第一類(lèi)算法。

3 信道均衡技術(shù)

信道均衡技術(shù)的出現(xiàn)主要與信道特性密切相關(guān)，由于信道接收傳輸信號(hào)時(shí)，容易受到影響，從而產(chǎn)生信號(hào)干擾，而信道均衡技術(shù)則通過(guò)接收端的均衡器產(chǎn)生與干擾信號(hào)相反特性的信號(hào)，用于消除干擾信號(hào)影響。信道均衡技術(shù)主要可以分為線(xiàn)性自動(dòng)應(yīng)均衡、盲均衡和半盲均衡，不同的均衡技術(shù)也存在不同的特性，相互之間存在差距。其中，線(xiàn)性自均衡技術(shù)應(yīng)用中，信號(hào)的接收和傳輸過(guò)程中信號(hào)序列是明確的；而盲均衡技術(shù)中，收發(fā)信號(hào)的序列是模糊的，需要依靠評(píng)估的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)的均衡，此技術(shù)由于序列不明確，存在局限性，容易導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行全覆蓋，但由于序列的模糊特點(diǎn)，保密性較強(qiáng)。半盲均衡技術(shù)則處于兩者之間。

信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，受到多徑衰落及相位偏移等條件的影響，導(dǎo)致信號(hào)相對(duì)于源信號(hào)而言出現(xiàn)一定程度的衰落，在實(shí)際應(yīng)用中，為了有效保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，通過(guò)信號(hào)均衡技術(shù)進(jìn)行處理加強(qiáng)。建立均衡機(jī)制，明確加強(qiáng)信號(hào)的主要位置，同時(shí)不斷對(duì)信道進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的一體化發(fā)展。

信道均衡技術(shù)的選擇需要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況，在眾多信號(hào)干擾因素中，需要對(duì)多徑衰落因素進(jìn)行著重關(guān)注，通過(guò)均衡技術(shù)消除此種因素對(duì)信號(hào)的干擾影響。另外，光纜和移動(dòng)設(shè)備是信號(hào)高質(zhì)量傳輸?shù)年P(guān)鍵和基礎(chǔ)，需對(duì)此種設(shè)備進(jìn)行信號(hào)加強(qiáng)處理，不斷提升信號(hào)發(fā)送和接受的質(zhì)量。

4 信道均衡技術(shù)的作用

4.1 對(duì)通信技術(shù)的影響

信號(hào)均衡中的盲均衡技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使得移動(dòng)通信業(yè)務(wù)得到提升，移動(dòng)手機(jī)替代傳統(tǒng)的固定電話(huà)。盲傳送的發(fā)展促進(jìn)了手機(jī)技術(shù)的完善，除了這些以外盲傳送對(duì)于一些傳統(tǒng)的技術(shù)也進(jìn)行了改善。對(duì)于一些電纜來(lái)說(shuō)盲傳送出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的使用過(guò)程中一些失真的現(xiàn)象進(jìn)行改善，全面提升光纜在工作過(guò)程中的效率。通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)能夠提升整體性的作用，并且提升其可實(shí)現(xiàn)性。

4.2 對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響

通過(guò)信道均衡技術(shù)，尤其通過(guò)盲傳送技術(shù)的應(yīng)用，通信互聯(lián)技術(shù)縮短了人們之間的主觀距離，使得交流更加便捷，為人口流動(dòng)客觀上創(chuàng)造了有利條件，促進(jìn)不同地區(qū)之間的互相交流，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

對(duì)于一個(gè)國(guó)家而言，通過(guò)此種均衡技術(shù)，能夠保證與不同國(guó)家之間的聯(lián)系更加密切，促進(jìn)不同文化和經(jīng)濟(jì)體之間的聯(lián)系和了解。

5 Bussgang盲均衡算法

盲均衡算法是目前為止在數(shù)字通信領(lǐng)域中使用效果最佳的函數(shù)算法，對(duì)于在相關(guān)的數(shù)字領(lǐng)域過(guò)程中能夠很好的推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，因此可以利用盲均衡算法中Bussgang算法的形式來(lái)進(jìn)行使用，同時(shí)這種形式也是最為普遍的形式，除此之外還存在高階統(tǒng)計(jì)計(jì)算法、第三種盲序列估計(jì)法及第四神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

這種算法形式還對(duì)其物理含義更加清楚地進(jìn)行表達(dá)，對(duì)于計(jì)算目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有更加重要的作用。但應(yīng)用此方法時(shí)計(jì)算時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)誤差的情況，對(duì)準(zhǔn)確性和可靠性產(chǎn)生影響。Bussgang盲均衡算法的原理是利用函數(shù)的非凸特性，首先建立理想的代價(jià)函數(shù)，通過(guò)函數(shù)求取特定條件下的極值點(diǎn)，該極值點(diǎn)即為理想狀態(tài)下的通信最佳狀態(tài)點(diǎn)。

在信道均衡技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，使用的計(jì)算算法較多，但使用最多的方法是Sato算法、Godrad算法等，不同的計(jì)算算法具有不同的特點(diǎn)，兩種方法以Godrad算法為主，主要是因?yàn)榇斡?jì)算方法通過(guò)抽頭的增益函數(shù)來(lái)計(jì)算整個(gè)定義域內(nèi)模型函數(shù)的極值點(diǎn)，具有較好的收斂性。對(duì)于具有恒定的包絡(luò)常數(shù)的情況，使用此算法具有優(yōu)勢(shì)，而代價(jià)函數(shù)的構(gòu)造模式可以參考以下方式：

式中，p為正整數(shù)；Rp為一正實(shí)常數(shù)，且：

均衡器的抽頭函數(shù)權(quán)值向量根據(jù)隨機(jī)梯度算法做如下更新:

其中，誤差函數(shù)定義為：

算法不需要載波相位恢復(fù)，算法的收斂速度較慢，然而其優(yōu)點(diǎn)是ISI補(bǔ)償與載波相位恢復(fù)可以分開(kāi)進(jìn)行。

總之，Bussgang算法是通過(guò)處理找到函數(shù)的最小值和最小極值點(diǎn)，進(jìn)而完成整個(gè)計(jì)算過(guò)程，在應(yīng)用這種算法的過(guò)程中需要結(jié)合實(shí)際的情況來(lái)開(kāi)展，同時(shí)需要對(duì)于一些計(jì)算方法進(jìn)行科學(xué)的分析，最后保障計(jì)算出的結(jié)果要保障在一定的可靠性之內(nèi)。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信信道中的均衡算法技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地保證數(shù)字傳輸?shù)姆€(wěn)定性，能夠很好地實(shí)現(xiàn)降噪目的。有效推進(jìn)數(shù)字領(lǐng)域的快速發(fā)展，當(dāng)前情況需要格外關(guān)注均衡技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和進(jìn)展，以便快速實(shí)現(xiàn)提升通信穩(wěn)定性。