时域均衡器结构详解

均衡器按调整方式的不同分为手动均衡器和自动均衡器。自动均衡器又分为预置式均衡器和自适应式均衡器。预置式均衡是在实际传输数据之前先传输预先规定的测试脉冲,然后按“迫零”调整原理自动调整抽头增益;自适应式均衡是在传输数据过程中连续测出与最佳调整值的误差电压,并据此电压去调整各抽头增益。通常自适应均衡不仅可以使调整精度提高,而且当信道特性随时间变化时又能有一定的自适应性。

图5.8.5给出一个预置式自动均衡器的原理方框图。它的输入端每隔一段时间送入一个来自发送端的测试单脉冲波形。当该波形每隔Ts秒依次输入时,在输出端就将获得各样值为yk的波形。根据“迫零”调整原理,若得到的某一yk为正极性时,则相应的抽头增益Ck应下降一个适当的增量Δ;若yk为负极性时,则相应的Ck应增加一个增量Δ。为了实现这个调整,在输出端将每个yk依次进行抽样并进行极性判决,这个过程由图中抽样与峰值极性判决器完成,判决的两种可能结果以“有无脉冲”表示并将其输入到控制电路。控制电路将在同一规定时刻将所有“极性脉冲”分别作用到相应的增益头上,让它们做增加Δ或下降Δ的改变。经过多次调整,就能达到均衡目的。可见这种自动均衡器的精度与增量Δ的选择和允许调整时间有关。Δ越小,精度就越高,但调整时间就需要更长。

图5.8.5　预置式自动均衡器的原理方框图

自适应式均衡与预置式均衡一样,都是借助调整横向滤波器的抽头增益达到均衡目的的。但自适应均衡器不再利用专门的单脉冲波形来进行调整,它是在传输数据期间借助信号本身来自动均衡的。下面讨论自适应均衡的这个特点。

通常数据信号是一种随机信号。设发送序列为{ak},则每个ak取哪一个可能值是随机的。这种序列通过包括均衡器在内的基带系统后,在均衡器输出端将获得输出样值序列{yk}。当然我们希望对于任意的k有以下均方误差最小,即

因为若σ2最小,则表明均衡的效果最好。将式(5.8.3)代入式(5.8.9),有

可见,σ2是各抽头增益的函数。

设序列{ak}中各ak是互不相关的,并用Q(C)表示σ2对第n抽头增益Cn的偏导数,即(www.xing528.com)

将式(5.8.10)代入式(5.8.11)得

其中,

若要使σ2最小,则需Q(C)为0,即σ2取得极小值。此时式(5.8.12)中的E[ekxk-n]也为0。而E[ekxk-n]是误差ek与均衡器输入样值xk-n的相关函数。可见,若要使σ2最小,则ek与xk-n应互不相关,即ek与xk-n应正交。这个结论称为正交原理。抽头增益的调整可以依据ek和xk-n的相关函数。若此相关函数不为0,则应通过增益调整使其为0。

图5.8.6就是实现这样自适应调整的一个例子。这里,统计平均器可以是一个求算术平均的部件。

图5.8.6　自适应均衡器

自适应均衡器种类很多,但其原理基本相同。