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什么是4G模块中的时域线性均衡概念?

更新时间:2018-08-17
摘要:

  4G模块中的均衡最基本方法是时域线性均衡, 它包含一个线性滤波器, 其对接收信号上的冲击响应为w(r)

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  通过选择不同的滤波器冲击响应, 可以实现不同的接收机/均衡器策略。例如, 在基于DS-CDMA的系统中, 一直以来经常使用所谓的RAKE接收机结构。RAKE接收机不过就是4G模块中的接收机结构, 其中选择滤波器冲击响应是要提供信道匹配滤波:

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  也就是说, 选择的滤波器响应应为时间相反的信道冲击响应的复共辄。这通常也被称为MRC (最大比合并)滤波器设置。

  接收机滤波器的选择应根据MRC准则, 也就是说, 选为信道匹配的滤波器应最大化滤波后的信噪比(所以叫最大比合并 , Max皿um-Ratio Combining)。然而, 基于MRC的滤波并不能对任何信道频率选择性提供补偿,即没有均衡。因此,基千 MRC的接收机滤波适合于 , 接收4G模块信号损伤主要由千噪声或受到其他传输的干扰的情况 , 而不适合整个信号损伤的主要部分来自无线信道的频率选择性引起时使用。

  另一种代替的方法是选择接收机滤波器,以全补偿无线信道频率选择性。这可以通过选择满足以下关系的接收机滤波器冲击响应来实现。

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  滤波器设置的这种选择,也称为迫零(ZF)均衡• 它提供了对任意无线信道频率选择性的全补偿(完全均衡),从而也可以抑制任何相关的信号损伤。然而 , 迫零均衡可能导致在均衡后出现大的,甚至潜在的非常大的噪声水平的升高, 进而导致整体链路性能的下降。这种情况,特别地,将会出现在信道频域响应变化较大的时候。

  在大多数情况下,第三种更优的方法是:选择的滤波器设置可以在噪声/干扰和由无线信道 频率选择性引起的信号损伤之间提供折中。例如,可以通过选择滤波器来最小化均衡器输出与发射信号之间的均方误差 , 即最小化下式:

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  这也被称为MMSE(最小均方误差)均衡器设置。

  实际上,线性均衡器经常以离散时间FIR滤波器来实现,其中滤波器带有L个抽头` 这些抽头将被用在采样后的接收信号上,如图所示。一般而言,这种离散时间均衡器的复杂 度将随着被均衡信号的带宽相对更快速地增长。

  • 更大带宽的信号, 就会更容易受到无线信道频率选择性(或等价的时间弥散)的影响。这意味着均衡器需要更大的跨度(更大长度的L, 也即更多的滤波器抽头)以对信道频率选择性做适当补偿。

  • 更大带宽的信号会导致相对更高的采样速率。因此 , 接收机4G信号滤波器的处理也要以相应的更高的速率实现。

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  ,   在上式中, R是大小为LxL的信道输出自相关矩阵,它不仅取决千信道冲击响应, 还应该取决千噪声水平, P是大小为Lxl的信道输出/信道4俞入互相关向量, 它取决千信道冲击响应。特别地, 在均衡器跨度较大(L较大)的情况下, 那么时域MMSE均衡器可能会有相对较高复杂度。

  综上所述,在4G模块中 均衡本身(实际上的滤波)可能会有相对较高的复杂度; MMSE均衡器设置的计算 , 特别是大小为LxL的相关矩阵R的求逆计算 , 可能会有较高的复杂度。