數字通信系統中自適應均衡技術

金 鑫

（河南師范大學，河南 新鄉 453007）

0 引 言

與模擬信號相比，數字通信信號更符合人們的使用習慣。數字通信系統抗干擾性強，可以消除疊加噪聲。數字通信系統中，由于多種因素的影響，導致接收端產生碼間干擾。工作人員往往采用均衡技術克服碼間干擾。均衡分為頻域均衡和時域均衡，數字通信系統中一般采用時域均衡。

1 數字通信的發展及發展趨勢

1.1 數字通信的發展

數字通信的實質是“離散”和“數字”。在撥打電話的情況下，系統傳輸寬帶使用過程中，如果模擬電話占用4kHz寬帶，數字電話占用的寬帶一般為模擬電話的5～15倍，即20～60kHz。數字通信系統需要在接收處安裝一個同步系統，以控制接收端和發送端保持同步。由于數字通信系統的各種特點，其設備的體積較大，系統比較復雜。隨著科技的飛速發展和微電子技術的不斷創新，數字通信勢必會取代模擬通信。目前，數字通信已經廣泛應用于各個領域，其將會是未來社會通信發展的必然趨勢。

1.2 數字通信的發展趨勢

隨著電子技術的不斷發展和進步，數字通信設備不斷創新。以往的數字通信設備一般是兩個芯片組成的單路編譯碼器，現在基本上只需要一個芯片，朝著小型化的方向發展。隨著設備的不斷更新，成本隨之縮減，系統實用性大大提高。數字通信發展可以促進全球的經濟發展。目前，研究人員應著力于壓縮頻帶，提高線路傳輸效率，這對數字通信的飛速發展發揮著重要作用。

1.3 數字通信的優缺點

1.3.1 數字通信的優點

信源的作用是把待傳輸的消息轉換成原始電信號。基帶信號是原始電信號的一種，是沒有經過任何處理的最原始的一種信號。數字通信系統主要由信道、發送設備、信道、接收設備、信宿、信源編碼和信道編碼組成。數字通信系統的顯著特性是抗干擾性和防噪聲能力強，主要體現在消除微波通信中的噪音疊加。數字通信信號的傳輸狀態處于離散形式。目前，移動通信、衛星通信等多個通信領域頻繁應用數字通信。數字通信的保密性高于模擬信號，可以推動現代化技術的快速發展。

1.3.2 數字通信的弊端

任何技術都不是十全十美，數字通信也存在一定缺點。數字通信的頻帶利用率較低，占據的頻帶帶寬較大。隨著微電子技術的蓬勃發展，現代科技技術不斷進步，數字通信系統的設備越來越精致，體積越來越小巧，使用更加輕便簡單，但其復雜性仍然一成不變。

1.4 對比數字通信與模擬通信

對數字通信系統來說，遠距離運輸過程中，只有源源不斷產生與原始信號相同的數字信號，才能保證不因距離遠近影響通信質量。數字信號一般只有0、1兩種狀態，調制時更加便捷，變化速度較快。數字通信的保密性高于模擬通信。為了避免信息泄露，數字通信過程中只有解碼器才能解開密碼，即使每個人都觀察到無線電通信內容，重要信息也不會泄露。此外，數字通信設備不僅耗電量低，而且出現故障的次數極少。

1.5 數字通信系統在現代化社會的應用

目前，隨著經濟體系的不斷完善，社會上各個經濟領域都極其重視數字通信系統，在數字信號的調制、調節和調解等方面傾注了大量人力、物力以及財力。隨著社會的進步，數字通信用戶日益增加，無論在何處都可以完成數字通信的信號傳輸，在日常生活中，主要體現在互聯網視頻、多媒體等方面。

2 數字通信系統中自適應均衡技術

自適應均衡技術中的均衡指信道特性均衡，一般利用接收端均衡器與信道相反的特性消除碼間干擾。自適應均衡器的工作模式分為兩種，一種是跟蹤模式，另一種是訓練模式。濾波器基于均衡器實現相應功能。失真脈沖通過均衡器和濾波器進行補償，清除符號間干擾。為了準確消除符號間的干擾，均衡器需要周期性反復訓練。起初，已知的固定長度訓練序列由發送機發送，在均衡器的接收方可以形成正確配置。通信系統中的數據在不同時間段發出不同數據，當接收到數據時，通過均衡器的自適應均衡算法可以追蹤不斷變化的信道，自適應均衡器也會隨著信道的變化不斷調整濾波特性。均衡器的收斂功能通過改變參數完成，整個操作過程都采用均衡器算法。均衡器通常處于接收器的中頻部位或者基帶，人們可以在基帶中模擬和實現自適應算法。此外，均衡器可以根據自適應均衡器的輸出劃分為分線性和非線性均衡技術。

3 自適應均衡技術的理論

3.1 自適應均衡器的基本原理

自適應均衡技術有兩種結構形式，分別為橫向結構和格形結構，但這兩種結構都由若干級延遲線組成。線性橫向均衡器級與級之間的延遲間隔為T，延遲的增加幅度一致。均衡器的結構及算法選擇需要平臺費用、功耗以及無線傳播特性提供支撐，最簡單的模式是只使用前饋延時傳遞函數即多項式。用戶單元的電池使用時間極其關鍵，能夠延長用戶的通話時長。實際操作中，IIR型均衡器使用較少。因為IIR型均衡器不穩定，自適應過程中易移出單位圓外而造成均衡器不穩定[2]。

3.2 自適應均衡技術的特點

影響數字信號傳輸可靠性的決定性因素是碼間干擾。信號處理技術可以防止碼間干擾造成信號傳輸不準確，可以提高數據傳輸的可靠性。此技術通過濾波器重新建立新的原始信號，利用均衡器消除碼間干擾，或者使用其他技術提高數據的準確性。移動信道具有不穩定性，會隨著傳播環境的變化而變化。自適應均衡技術也是自適應濾波技術中的一種。利用自適應均衡技術可以防止碼間干擾造成信號不真實，也可以消除無線移動信道中的碼間干擾[3]。無線信道屬于多徑信道，因為部分原始信號的延遲信號進入信道后，會在輸出端疊加之前的原始信號。通常按照結構劃分，可以將均衡器劃分為三類，分別為最大似然序列估值器、判決反饋均衡和線性均衡器。日常工作中，前兩類均衡器應用比較廣泛，第三類相對較少。隨著通信技術的不斷進步和發展，自適應均衡技術被列為解決碼間干擾的最佳方案，人們也在一步步認可和采納自適應均衡技術[4]。

4 結 論

數字通信在通信領域大力發展，其發展前景是極其可觀。數字化信息化的今天，數字通信占據重要地位。目前，人們不斷提高通信速度，達到高質量、高速度和高精確的數字通信，進而推動社會經濟發展。自適應均衡技術是目前比較重要的數字通信技術。數字通信不僅會推動整個社會的經濟發展，而且會提高我國的綜合國力。