第2节 单载波系统信道均衡
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更新于2008-05-16 21:46:24

线性均衡器性能

   • 线性均衡器为FIR滤波器,工作稳定
   • 存在多径扩散的问题: 抵消一个多径,产生衍生的多径,因此FIR滤波器需要很长的级数 
   • 均衡输出的信噪比下降: 为了补偿信道频率响应的凹坑,FIR滤波器要产生一个凸起,该处噪声也被放大
         迫零均衡器:信道频率响应中含有一个谱零点,在该频率处引入无穷大的增益来补偿
        均方误差均衡器考虑到了噪声的影响
              在噪声环境中性能一般优于迫零均衡器 
              均衡器输出端存在残余符号间干扰

    以牺牲信噪比作为消除码间干扰的代价


判决反馈均衡器(DFE) (非线性)


   • 前向滤波器产生仅有前向码间串扰(ISI)的响应
   • 反馈滤波器抵消前向ISI

  线性滤波器的输出
  判决反馈均衡器输出


DFE原理


 

DFE优点

   • 噪声性能相比于线性均衡器得到了很大改善
         只要判决无误,反馈不引入噪声,因此均衡器的噪声只来自于前馈部分(FIR) 
   • 不需要特别长的FIR滤波器
         例如:均衡信道
 
                    线性均衡器


               采用判决反馈均衡器,我们可以把零点放到反馈路径中实现


DFE缺点

   • 判决反馈均衡器中存在差错传播的问题
        反馈值若发生误判,反馈回IIR参与下一次计算,再影响以后的均衡值 
   • 判决反馈均衡器自适应调整抽头系数, 算法比较复杂,复杂度信道长度指数增长
         线性最小均方误差算法(LMS-lowest mean square error)
         递归最小二乘法(RLS-recursive least square)
         快速卡尔曼(fast Kalman)等。 
   • 在强多径情况下,由于DFE是无限冲激响应结构(IIR),易自激,不稳定

          目前ATSC均衡器研究的焦点仍是提高系统稳定性和降低复杂度


场同步(DA方式)

   • 长度511的两电平场同步信号 获得准确信道估计
   • 训练序列相隔24ms,不可能以更快的速率来实现均衡更新


ATSC 使用的DFE

   • ATSC系统采用 8-VSB单载波调制技术,一般采用判决反馈式(DFE),自适应均衡算法的误差信号通过下面三种方式实现:
       采用场同步中的训练序列(DA方式)
       眼图打开时,采用数据符号(DD方式)
           判决反馈
       眼图未打开时,采用“盲”均衡(NDA方式)
          使用数据的统计信息


判决反馈(DD方式)

   • 最广泛的是LMS自适应算法
   • 当均衡器启动时,先使用场同步中的训练序列,使眼图打开
   • 眼图打开判决数据的正确率就很大了,均衡器就切换到判决工作模式。


ATSC均衡器缺点

  计算复杂度高、规模庞大使得实现困难
    • 数字电视地面广播信道,后向多径延时可能长达20us(在单频网中的应用时延可达到30us以上),前向多径延时一般也要求达到5us以上。
    • 符号率10.768Msample/秒计算,均衡器的抽头数目一般选为前向FIR为64级,后向IIR为192级 
    • DFE需要信道被均衡到一定程度(错误判决少于10%)才能正常工作,在强多径下,系统是不稳定的
  训练序列之间相隔24毫秒,期间多径的快速变化无法被跟踪

  对付强动态多径困难 
    • 近的强多径变化(相位)时,导频信号会受到严重影响,载波恢复出现困难

    • DFE需要信道被均衡到一定程度(错误判决少于10%)才能正常工作,在强多径下,系统是不稳定的

        美国系统的原有设计思想、数据结构等,造成某些环境中固定接收不稳定以及不支持移动接收

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