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1、大学科学技术学院College of science technology Xinjiang University学生毕业论文(设计)题 目：基于LMS算法的时域均衡器的设计与仿真毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名： 日期：使用授
2、权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由
3、本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘要本文介绍了自适应均衡器的发展历史，分析了信道，产生码间干扰的原因以与无码间干扰的条件； 阐述了时域均衡器的工作原理，介绍了如何用有限长横向滤波器来实现时域均衡的效果；阐述了lms算法的原理；最后结
4、合时域均衡器的原理以与lms算法原理在matlab中设计了理想效果的均衡器，并通过变步长，对所设计的均衡器效果进行判断。结果表明：1.步长为越长时，均衡器在收敛越快；但步长越大， 均衡器收敛效果不好，步长越短时，均衡器收敛越慢，但收敛效果较好；关键词：时域均衡器；lms算法；matlab仿真ABSTRACTThis paper introduces the development history of the adaptive equalizer, analyzes the channel, produce the isi reason and no interference between
5、conditions; Describes the working principle of the time-domain equalizer, and introduced how to use limited long horizontal filter to achieve the effect of time domain equilibrium; Expounds the principle of LMS algorithm; The last time the principle of combining the equalizer and LMS algorithm of th
6、e matlab design principle in the ideal effect equalizer, and through the variable step long, the design of equalizer effect judgment. The results show that: 1. Step of the long, equalizer in the faster convergence; But step length, the bigger the equalizer convergence result is bad, the longer the s
7、hort-term, equalizer convergence more slow, but convergence effect is better; Key ward：time-domain equalizer; lms-algorithm; matlab-simulation目录1绪论11.1 课题研究的意义11.2 均衡器发展与研究状况11.3 均衡技术简介21.4信道、码间干扰21.4.1信道21.4.2码间干扰31.5 本论文的主要研究容32.时域均衡器的原理42.1时域均衡器概括42.2时域均衡器的工作原理42.3有限长横向滤波器63 LMS 算法83.1 LMS算法原理83.
8、2 LMS算法实现114自适应均衡器在matlab的仿真124.1matlab介绍124.2自适应均衡器在matlab中的实现12结论17致18参考文献19 / 1绪论1.1 课题研究的意义在数字通信系统中，由于信道带宽的限制和多径传播的影响，会导致码间干扰，同时信号在传输中不可避免的会受到各种噪声的影响，使信号发生畸变，而均衡器的作用是在不加大噪声的情况下，消除码间干扰，从而提高数据传输的可靠性。在实际的通信系统中，信道特性是未知的并且是非理想的，传统的均衡器无法满足系统的要求，必须使用能够实时快速跟踪信道变化、具有较强时变能力的均衡器，即自适应均衡器。随着3G的普与和4G时代的到来，通信技
9、术正在迅猛的发展，数字化、宽带化成为当前发展主流，新技术层出不穷，许多以往的设计方法己经被淘汰或者已跟不上通信发展的步伐，基于matlab实现的自适应均衡器能够更好地适应当前通信的发展要求，具有更广阔的应用前景。1.2 均衡器发展与研究状况直到20世纪60年代初期，能消除码间干扰对数据传输恶化影响的信道均衡由固定均衡器或人工调整参数的均衡器来完成。1965年，Lucky在均衡问题方面取得了突破性进展，他提出迫零算法并用来自动调整横向均衡器的抽头加权系数。Lucky工作的显著特征是使用了极大一极小型性能准则，它对横向均衡器的邻近脉冲所引起的码间干扰具有强迫为零的作用，从而得名为迫零算法。第二年，
10、他又将此算法推广到跟踪方式。1965年，DiToro独立地把自适应均衡器应用于对抗码间干扰对高频链路数据传输的影响。1967年，Austin提出了判决反馈均衡器 (Decision Feed back Equalizer，DFE)，判决反馈均衡器包括前馈部分和反馈部分，判决反馈均衡的基本方法就是一旦信息符号经检测和判决以后，它对随后信号的干扰在其检测之前可以被估计并消减，这种反馈使得均衡器具有无限冲激响应，从而使它对信道的时延畸变有良好的补偿作用。1969年，Gersho等人提出了根据最小均方误差准则的自适应均衡算法 (Least Mean Square，LMS)，1970年，Brady提出分
11、数间隔自适应均衡器 (Fractionally Spaced Equalizer，FSE)方案。1972年，Ungertboeck使用LMS算法对自适应横向均衡器的收敛性能进行了详细的数学分析，1974年，Godard在卡尔曼滤波理论上推导出递推最小均方算法 (Recursive Least Squares，RLs)。LMs类算法和RLS类算法是自适应滤波算法的两大类，之后在此基础上提出了各种改进的算法。1975年，日本学者Y.Sato首次提出了盲均衡的概念，从此盲均衡成为国际研究热点。盲均衡是一种不需要发射机发送已知信号序列进行训练、仅利用信道输入和输出信号的基本统计特性就能对信道的色散特性
12、进行均衡的一种特殊的均衡技术。1979年，Satorius等人提出了格型自适应均衡器。1.3 均衡技术简介均衡主要是用于消除码间干扰，其机理是对信道或整个传输系统特性进行补偿，从而达到系统传输的要求。基于对信号的研究角度或领域的不同，均衡有两种实现途径:频域均衡和时域均衡，顾名思义，频域均衡就是从频域上来补偿系统的频率特性，时域均衡是从时间响应的角度来校正信号畸变。时域均衡的原理已在数字通信中占有重要的地位，得到广泛的应用，故本文的自适应均衡器的理论研究和实现均在时域均衡下进行。均衡技术可以分为线性均衡和非线性均衡两类，两者的差别主要在于自适应均衡器的输出被用于反馈控制的方法，如果判决输出没有
13、被用于均衡器的反馈逻辑中，那么均衡器是线性的;如果判决输出被用于反馈逻辑中并帮助改变了均衡器的后续输出，那么均衡器是非线性的。1.4信道、码间干扰1.4.1信道信道是信号的传输媒质，是发射机向接收机传输信号的载体，它由有线和无线的电线路提供的信号通路。在无线通信系统(如公众移动通信网、卫星通信系统和微波视距中继通信系统)中，信道是大气或自由空间所使用的一段射频频谱;在有线通信系统中，信道可以是同轴电缆或光导纤维等。从研究消息传输的角度出发，将信道分为狭义信道和广义信道，狭义信道是发送设备和接受设备之间用以传输信息的物理介质，其分为有限信道和无限信道两类。而广义信道除包括狭义信道外，还包括发送设
14、备和接收设备等有关部件和线路，因为在研究通信系统的过程中，人们关心的是经过接收机接收检测后，输出消息的质量和信息量，将信源和信宿之间的各个部分都看成信道，可简化分析的模型。广义信道按其所包含的功能，可以分为调制信道和编码信道。调制信道是从调制器输出端到解调器输入端信号所经过的所有电路设备和传输媒质，定义调制信道主要是为了考察调制解调器的特性，而不关心其中间环节的工作过程。编码信道是从编码器的输出端到解码器的输入端信号所经过的所有电路设备和传输媒质，与调制信道类似，定义编码信道的目的是为了研究信道编解码器的特性，而不关心其中间的环节(如调制器和解调器等)的工作过程。为了研究信道特性对通信质量的影
15、响，通常还把调制信道又分为恒参信道和随参信道，恒参信道是指信道的参数不随时间变化，或其变化相对于信道上传输信号的变化极其缓慢，如以光导纤维作为传输介质的信道;而随参信道是指信道的参数随时间发生变化，如移动通信系统中的无线信道。其分类如下图：图1.1 信道分类图1.4.2码间干扰在实际上通信信道是一个特性复杂的函数且还是随时间变划的，使得接收到的信号己经发生了严重的畸变从而产生了码间干扰，信道一般可以用带限的线性滤波器描述，设这类信道的频率响应为:（1.1）其中，为幅频响应，为相频响应。信道的相频响应还可以用群延迟来衡量，其定义如下: （1.2）若一个信道在发射信号占据的带宽和均为常数，则称信道为无畸变信道或理想信道，信号通过该信道将实现无失真传输，实际中，理想信道是不可能完全严格实现的。若和在发射信号带宽不为常数，则称信道为畸变信道，更具体地，若不为常数，则称信道为幅度畸变信道，若不为常数，则为时延畸变信道。1.5 本论文的主要研究容本文主要研究了自适应均衡器的结构和原理和自适应均衡的算法，以与基于matlab自适应均衡器的设计与实现。首先，本文阐述了码间干扰
