传输层组成

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    信道均衡是宽带系统区别与窄带系统的一个明显特征

信道均衡的原因

   • 地面无线广播传输信道中(主要是VHF和UHF频段)是一个复杂的时变频率选择性衰落信道
          多径干扰 （100us对应30公里）
          多普勒效应（100Hz)
   • 均衡器产生与信道多径相反的特性，抵消信道的时变多径传播特性引起的码间干扰
   • 信道是时变的，要求均衡器的特性能够自动适应信道的变化而均衡，故称自适应均衡。 
   • 信道估计: 估计信道函数的过程
   • 信道均衡: 使用得到的信道估计来补偿信道的过程

均衡器的分类

   • 均衡处理方法
        时域均衡器：单载波数字通信中多采用时域均衡器，从时域的冲激响应考虑
        正交频分复用OFDM调制：采用频域均衡

   • 是否使用训练序列或导频
        DA（数据辅助）
        DD（判决指向）
        NDA（盲均衡）：需要在接收到足够多的数据情况下才能得到一个可靠的估计

导频或训练序列的插入

    地面数字电视一般使用DA方式信道估计和均衡
    • 多径衰落信道可以看成是在时间和频率上的一个二维信号 
    • 训练序列时域的间隔取决于信道的相关时间
    • 训练序列频域的间隔取决于相关带宽 
    • 训练序列对信道在时-频空间的不同点上进行采样，利用采样插值即可得到整个信道的频率响应值

时域均衡器 
   • 均衡器的输出是否用于反馈控制
       线性均衡器：输出未被用于反馈控制
       非线性均衡器：输出用于反馈，如判决反馈均衡器（DFE－decision Feedback Equalizer） 
   • 线性均衡器

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如何求解线性均衡器系数Cj ?

   • 常用的优化均衡器系数的准则
          迫零准则: 信道逆滤波器

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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)

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   • 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 http://www.eefocus.com/data/07-07/49_1185187347/1193905051.jpg
  判决反馈均衡器输出 http://www.eefocus.com/data/07-07/49_1185187347/1193905060.jpg

DFE原理

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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http://www.eefocus.com/data/07-07/49_1185187347/1193905372.jpg
 
                    线性均衡器http://www.eefocus.com/data/07-07/49_1185187347/1193905383.jpg

               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

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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。

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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