信道估計與均衡理論

演示文稿信道估計與均衡(Heng)理論第一頁，共三十二頁。（優(yōu)選）信道估計與(Yu)均衡理論第二頁，共三十二頁。概(Gai)述信道及均衡1、何謂信道？2、均衡的目的、意義信道均衡的起源與發(fā)展1、固定參數均衡2、可調參數均衡3、盲均衡第三頁，共三十二頁。信道的基(Ji)本概念信息傳輸的路徑包括信息傳輸的各環(huán)節(jié)第四頁，共三十二頁。均衡(Heng)的目的、意義保證非失真地高速傳遞信息第五頁，共三十二頁。信道均衡的(De)起源與發(fā)展固定參數均衡

A、頻域均衡

B、時域均衡可調參數均衡

人工調節(jié)參數 自動調節(jié)參數盲均衡

無需先驗知識的均衡第六頁，共三十二頁。均衡的概(Gai)念和基礎

第七頁，共三十二頁。自適應均衡器解決的問題：信道的變化特性帶(Dai)寬限制時變特性最小均方誤差（MMSE）準則第八頁，共三十二頁。海洋信(Xin)道——衰落信道1.有限通信帶寬傳播損失，聲線彎曲，相位畸變2.多途效應折射、反射、散射，淺海，擴展時間幾百毫秒，深海擴展可至幾秒3.海洋環(huán)境噪聲地震活動、風動海面、降雨、分子熱運動、海洋生物活動、潮汐、涌浪

4.時變、空變、隨機性信道可被看為空變、時變的梳狀濾波器，由若干子通帶構成

5.多普勒效應

接收機與發(fā)射機之間的相對運動，流的影響第九頁，共三十二頁。發(fā)送信號

窄帶信號：信號帶寬B遠遠小于載波頻(Pin)率，即

B<<展開：信號正交分量帶通信號的復數表示

多徑信道的簡化模型

第十頁，共三十二頁。提取的(De)帶通信號

復包絡復載波的另一種表達形式s(t)的相角s(t)的包絡信號經過信道后，由于邊界反射、傳輸衰減等影響，得到的信號：衰減因數傳播時延第十一頁，共三十二頁。等效低通信號(Hao)為

用其時變沖激響應來描述

多徑傳播效應使發(fā)射信號的幅度和相位都發(fā)生了畸變，并且其變化規(guī)律是人們無法預知的，相當于給發(fā)送信號的包絡和相位一個附加的調制

第十二頁，共三十二頁。發(fā)射未調載波的(De)情況，以便直觀地說明海洋多徑效應對信號傳輸的(De)影響

發(fā)射信號簡化為即：接收信號：它們隨時間的變化與載波周期相比要緩慢許多，視為緩慢變化的隨機過程

或第條路徑的時變相位

第條路徑的幅度

設有：包絡相位第十三頁，共三十二頁。信號經過信道傳輸(Shu)后的結論

可以看作一個窄帶過程；在任一時刻，以及是個隨機變量的和；X、Y高斯隨機變量；R平穩(wěn)窄帶高斯過程

一維分布服從均勻分布

一維分布服從瑞利分布

第十四頁，共三十二頁。水聲信(Xin)道的模型1、不考慮信道本身的時變特性第十五頁，共三十二頁。設多(Duo)徑時延為多徑傳播的相干帶寬

頻率選擇性衰落

實際上，多徑一般不止兩條，且由于水聲傳輸介質的緩變，相對時延差隨時間改變，而且傳媒的傳輸特性本身就隨時間作緩慢變化，因此傳輸媒介對不同的頻率成分有不同的、隨機的響應，這些都會加劇信道的頻率選擇性衰落。第十六頁，共三十二頁。具有時變特性的(De)水聲信道

設發(fā)射信號為

接收信號為

等效低通信道的時變沖激響應

僅傳輸載頻接收信號的等效低通信號：

第十七頁，共三十二頁。

在接收信號強度出現快速(Su)、大幅度的周期性變化就被稱為快衰落，若接收信號包絡中值隨時間出現較慢的變化，就被稱為慢衰落。

水聲信道可以看作是一個慢衰落信道

第十八頁，共三十二頁。自適應均衡算(Suan)法第十九頁，共三十二頁。自適應濾波器(Qi)的原理

抽頭延遲線構成的橫向濾波器結構

設為輸入信號，它表示了連續(xù)時間信號在時刻的離散采樣值。

各抽頭的輸出信號分別經過一個乘法器與權值，，…，相乘，把這些相乘結果相加，便形成了此時的輸出信號

輸出信號與期望信號相比較第二十頁，共三十二頁。定(Ding)義輸入矢量定義權矢量第二十一頁，共三十二頁。定義R為(Wei)下述方陣:定義P為列矢量:第二十二頁，共三十二頁。均(Jun)方誤差為

對于二次型性能函數僅有一個整體最佳值，基于梯度法。表示均方誤差性能表面的梯度：令權向量等于其最佳值

假設是非奇異的，則：

最小均方誤差為：第二十三頁，共三十二頁。最小均方(Fang)誤差算法(LMS)梯度搜索法的基本思想：若權矢量在時刻值記為迭代收斂的充要條件是：其中是的最大特征值

在LMS算法中，簡單地取本身作為的估值

第二十四頁，共三十二頁。采用這個簡單的梯度估值，可以導出一種(Zhong)最速下降法的自適應算法確保收斂：第二十五頁，共三十二頁。遞歸最小平方(Fang)算法(RLS)

最佳權向量為：其中：為了遞歸求得權向量，用估計來代替其期望：考慮僅獲得一個新的觀察值的情況：

定義第二十六頁，共三十二頁。這(Zhe)里：由矩陣恒等式：得到：其次：第二十七頁，共三十二頁。定(Ding)義：則可得到：（1），（2），（3）構成RLS算法的初始值可以從初始數據計算得到，也可以簡單地令是足夠大的正數，典型值的初始值可以通過估計得到或簡單地令第二十八頁，共三十二頁。遺(Yi)忘因子

以上推導的自適應算法的記憶時間無限長，濾波器系數值是所有已輸入信號的函數。為了使新到的數據較之舊數據更為重要，可在算法中引入“遺