信道估計(jì)與均衡理論.ppt

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1、信道估計(jì)與均衡理論ChannelEstimate&EqualizationTechniques概述信道及均衡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(shù)均衡2、可調(diào)參數(shù)均衡3、盲均衡信道的基本概念信息傳輸?shù)穆窂桨ㄐ畔鬏數(shù)母鳝h(huán)節(jié)均衡的目的、意義保證非失真地高速傳遞信息信道均衡的起源與發(fā)展固定參數(shù)均衡A、頻域均衡B、時(shí)域均衡可調(diào)參數(shù)均衡人工調(diào)節(jié)參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)盲均衡無(wú)需先驗(yàn)知識(shí)的均衡均衡的概念和基礎(chǔ)自適應(yīng)均衡器解決的問(wèn)題：信道的變化特性帶寬限制時(shí)變特性最小均方誤差（MMSE）準(zhǔn)則海洋信道——衰落信道1

2、.有限通信帶寬傳播損失，聲線彎曲，相位畸變2.多途效應(yīng)折射、反射、散射，淺海，擴(kuò)展時(shí)間幾百毫秒，深海擴(kuò)展可至幾秒3.海洋環(huán)境噪聲地震活動(dòng)、風(fēng)動(dòng)海面、降雨、分子熱運(yùn)動(dòng)、海洋生物活動(dòng)、潮汐、涌浪4.時(shí)變、空變、隨機(jī)性信道可被看為空變、時(shí)變的梳狀濾波器，由若干子通帶構(gòu)成5.多普勒效應(yīng)接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流的影響發(fā)送信號(hào)窄帶信號(hào)：信號(hào)帶寬B遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于載波頻率，即B<<展開(kāi)：信號(hào)正交分量帶通信號(hào)的復(fù)數(shù)表示多徑信道的簡(jiǎn)化模型提取的帶通信號(hào)復(fù)包絡(luò)復(fù)載波的另一種表達(dá)形式s(t)的相角s(t)的包絡(luò)信號(hào)經(jīng)過(guò)信道后，由于邊界反射、傳輸

3、衰減等影響，得到的信號(hào)：衰減因數(shù)傳播時(shí)延等效低通信號(hào)為用其時(shí)變沖激響應(yīng)來(lái)描述多徑傳播效應(yīng)使發(fā)射信號(hào)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(wú)法預(yù)知的，相當(dāng)于給發(fā)送信號(hào)的包絡(luò)和相位一個(gè)附加的調(diào)制發(fā)射未調(diào)載波的情況，以便直觀地說(shuō)明海洋多徑效應(yīng)對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懓l(fā)射信號(hào)簡(jiǎn)化為即：接收信號(hào)：它們隨時(shí)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(jī)過(guò)程或第條路徑的時(shí)變相位第條路徑的幅度設(shè)有：包絡(luò)相位信號(hào)經(jīng)過(guò)信道傳輸后的結(jié)論可以看作一個(gè)窄帶過(guò)程；在任一時(shí)刻，以及是個(gè)隨機(jī)變量的和；X、Y高斯隨機(jī)變量；R平穩(wěn)窄帶高斯過(guò)程一維分布服

4、從均勻分布一維分布服從瑞利分布水聲信道的模型1、不考慮信道本身的時(shí)變特性設(shè)多徑時(shí)延為多徑傳播的相干帶寬頻率選擇性衰落實(shí)際上，多徑一般不止兩條，且由于水聲傳輸介質(zhì)的緩變，相對(duì)時(shí)延差隨時(shí)間改變，而且傳媒的傳輸特性本身就隨時(shí)間作緩慢變化，因此傳輸媒介對(duì)不同的頻率成分有不同的、隨機(jī)的響應(yīng)，這些都會(huì)加劇信道的頻率選擇性衰落。具有時(shí)變特性的水聲信道設(shè)發(fā)射信號(hào)為接收信號(hào)為等效低通信道的時(shí)變沖激響應(yīng)僅傳輸載頻接收信號(hào)的等效低通信號(hào)：在接收信號(hào)強(qiáng)度出現(xiàn)快速、大幅度的周期性變化就被稱為快衰落，若接收信號(hào)包絡(luò)中值隨時(shí)間出現(xiàn)較慢的變化，就被稱為慢

5、衰落。水聲信道可以看作是一個(gè)慢衰落信道自適應(yīng)均衡算法自適應(yīng)濾波器的原理抽頭延遲線構(gòu)成的橫向?yàn)V波器結(jié)構(gòu)設(shè)為輸入信號(hào)，它表示了連續(xù)時(shí)間信號(hào)在時(shí)刻的離散采樣值。各抽頭的輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)一個(gè)乘法器與權(quán)值，，…，相乘，把這些相乘結(jié)果相加，便形成了此時(shí)的輸出信號(hào)輸出信號(hào)與期望信號(hào)相比較定義輸入矢量定義權(quán)矢量定義R為下述方陣:定義P為列矢量:均方誤差為對(duì)于二次型性能函數(shù)僅有一個(gè)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(quán)向量等于其最佳值假設(shè)是非奇異的，則：最小均方誤差為：最小均方誤差算法(LMS)梯度搜索法的基本思想：若權(quán)矢

6、量在時(shí)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(jiǎn)單地取本身作為的估值采用這個(gè)簡(jiǎn)單的梯度估值，可以導(dǎo)出一種最速下降法的自適應(yīng)算法確保收斂：遞歸最小平方算法(RLS)最佳權(quán)向量為：其中：為了遞歸求得權(quán)向量，用估計(jì)來(lái)代替其期望：考慮僅獲得一個(gè)新的觀察值的情況：定義這里：由矩陣恒等式：得到：其次：定義：則可得到：（1），（2），（3）構(gòu)成RLS算法的初始值可以從初始數(shù)據(jù)計(jì)算得到，也可以簡(jiǎn)單地令是足夠大的正數(shù)，典型值的初始值可以通過(guò)估計(jì)得到或簡(jiǎn)單地令遺忘因子以上推導(dǎo)的自適應(yīng)算法的記憶時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)，濾波器系數(shù)值是

7、所有已輸入信號(hào)的函數(shù)。為了使新到的數(shù)據(jù)較之舊數(shù)據(jù)更為重要，可在算法中引入“遺忘因子”，一個(gè)方法是采用輸出的指數(shù)加權(quán)平方和來(lái)代替平方和代價(jià)函數(shù)。用類似的推導(dǎo)可得以下迭代公式：t0h信道模型1信道模型2t0h信道模型3OFDM均衡（頻域均衡）信道識(shí)別與均衡結(jié)合空間處理技術(shù)與均衡結(jié)合等等。。。。。。。。盲均衡