電子均衡器，是為了克服碼間干擾所帶來的信號畸變的通信用部件。
基本介紹
- 中文名：電子均衡器
系統特性,系統位置,結構分類,均衡技術,
系統特性
在無線通信系統中，由於多徑效應常常引起信道衰落，直接結果是碼間干擾非常嚴重。為了克服碼間干擾所帶來的信號畸變，必須在接收端增加均衡器，以補償信道特性，正確恢復傳送序列。
系統位置
使用自適應均衡器的通信系統的結構框圖如下圖所示，其中接收機中包含有自適應均衡器。均衡器通常工作在接收機的基帶或中頻信號部分，基帶信號的復包絡含有信道帶通信號的全部信息，所以，均衡器通常在基帶信號完成估計信道衝激回響和解調輸出信號中實現自適應均衡算法等。
如果想x（t）是原始信息信號，y（t）是等效的基帶衝擊回響，即綜合反映了發射機、信道和接收機的射頻、中頻部分的總的傳輸特性，那么均衡器的目的是實現
上述公式表明均衡器實際上是傳輸信道的反向濾波器。如果傳輸信道是頻率選擇性的，那么均衡器將增強頻率衰落大的頻率部分，而削弱頻率衰落小的頻率部分，以使所收到頻譜的各部分衰落趨於平坦，相位趨於線性。對於時變信道，自適應均衡器可以跟蹤信道的變化，以使公式基本滿足(實現信道均衡)。
結構分類
均衡器通常分為兩大類。第一類是最大似然序列估計(maximum-likelihoodsequenceestimation,MLSE）。在這種方法中，對通信信道的衝激回響進行測量，然後提供一種方法調整接收機，使之適應傳輸環境。調整的目的是使檢測器能夠從解調出的失真脈衝序列中良好地估計出發射信號序列。在MLSE接收機中，失真的樣本不會被整形或者有其他任何形式的直接補償;減輕碼間干擾的方法是MLSE接收機調整自己，使得它能夠更好地處理失真的採樣。如前所述，MLSE接收機的運算複雜度太高，不容易實現。
第二類均衡器是用濾波實現均衡，這類方法使用濾波器來補償失真的脈衝。在這類方法中，檢測器得到的解調輸出樣本，是經過均衡濾波器修正過的或者清除了ISI之後的樣本。用濾波實現均衡是一類更為普遍的方法，這種方法可以進一步的分類。如果濾波器是線性設備(只包含前饋部件)，就是橫向均衡器(transversalequalizers）。如果濾波器是非線性設備(既包含前饋部件，又包含反饋部件)，就是判決反饋均衡器(decisionfeedbackequalizers，DFE）。可以按均衡器的工作模式，分為預置(preset)均衡器和自適應(adaptive)均衡器。還可以按均衡器的分辨力或者更新速率來分類。如果每個採樣對應一個符號，就是符號間隔(symbolspaced)均衡器，如果多個採樣對應一個符號，就是分數間隔(fractionallyspaced)均衡器。下圖是均衡器的基本分類框圖，圖中給出了各種均衡器的結構和使用的主要算法。
線上性均衡器中，最常用的均衡器結構是線性橫向均衡器，線性橫向均衡器由若干個抽頭延遲線組成，延遲時間間隔等於碼元間隔。非線性均衡器的種類較多，包括判決反饋均衡器(DFE)、最大似然(ML)符號檢測器和最大似然序列估計等。均衡器的結構可分為橫向和格型等。因為很多數字通信系統的信道(例如無線移動通信信道)特性的未知和時變的，要求接收端的均衡器必須具有自適應的能力。所以，均衡器可以採用自適應信號處理的相關算法，以實現高性能的信道均衡，這類均衡器稱為自適應均衡器。
均衡技術
從廣義上將，均衡可以指任何用來削弱碼間干擾的信號處理操作。在無線信道中，可以用各種各樣的自適應均衡技術來消除干擾。由於移動衰落信道具有隨機性和時變性，這就是要求均衡器必須能夠實時地跟蹤移動通信信道的時變特性，而這種均衡器又被稱作自適應均衡器。
無線信道中，碼間干擾主要是由於多徑傳輸所引起的，而採用自適應均衡器可用來校正時變信道引起的碼間干擾。其原理與時域均衡器大致相同，只是增加了一個識別控制環節來自動適應信道變化，經過自動調節抽頭增益的值，可使輸出回響的碼間干擾最小。自適應均衡器原理圖如下圖所示。
自適應均衡器一般包含兩種工作模式，即訓練模式和跟蹤模式。首先發射機發射一個己知的、定長的訓練序列，以便接收機處的均衡器可以做出正確的設定。典型的訓練序列是一個二進制偽隨機信號或是一串預先指定的數據位，而緊跟在訓練序列之後被傳送的是用戶數據。接收機處的均衡器將通過遞歸算法來評估信道特性，並且修正濾波器係數，對信道做出補償。在設計訓練序列時，要求做的即使在最差的信道條件下，均衡器也能通過這個序列獲得正確的濾波係數。這樣就可以在收到訓練序列後，使得均衡器的濾波係數己經接近於最佳值。在接收到用戶數據時，均衡的自適應算法就可以跟蹤不斷變化的信道。其結果就是，自適應均衡器將不斷改變其濾波特性。時分多址(TDMA)無線通信系統特別適合於使用均衡器。
均衡器從調整參數到形成收斂，整個過程的時間跨度是均衡器算法、結構和多徑無線信道變化率的函式。為了保證能有效地消除碼間干擾，均衡器需要周期性地做重複訓練。如今均衡器被大量用於數字通信系統中，在數字通信系統中用戶數據是被分為若干段並被放在相應的時間段中傳送的。
