实验十一 信道均衡器

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1、本科学生设计性实验报告学号姓名学院物电学院专业、班级实验课程名称现代通讯原理实验及仿真教师及职称开课学期2013至2014学年下学期填报时间2014年06月04日云南师范大学教务处编印一、实验设计方案实验序号11实验名称信道均衡器实验时间2014.05.27实验室同析3栋111小组成员李明旭1．实验目的1.1认识Matlab/Simulink的基本功能。1.2了解Simulink的基本图符库，并能做出信道均衡器仿真。1.3掌握数字基带传输系统的具体结构，均衡器的作用。2．实验原理、实验流程或装置示意图2.1升余弦滚降信号升余弦滚降信号满足奈奎斯特抽样值无失真准则，而且物理可实现好。升余弦滚降

2、信号的频谱的表达式为这里是滚降系数，;S0为归一化常数。升余弦滚降信号具有如下的时域表达形式：（1）由上述时域表达式可知，升余弦滚降信号在除0之外的整数倍T时刻的采样值为0，因而满足乃奎斯特抽样值无失真传输条件，即采用升余弦滚降信号作为码元波形，按码元周期T进行抽样时，不会形成码间串扰。码元波形成形的方法是用升余弦滚降滤波器对码元冲激序列进行滤波，升余弦滚降滤波器的冲激响应即Y（t）。这样每个码元转换为一个相似于Y（t）的波形，波形的幅度和正负极性取决于脉冲的幅度和正负极性。在实际通信系统中，接收滤波器HR(f)通常是发送滤波器HT(f)的匹配滤波器，即=。为了保证接收端的抽样值无失真，需要

3、使发送滤波器和接收滤波器级联的效果等效于升余弦滚降滤波器，即（2）符合上述条件的称为平方根升余弦滚降滤波器，通常情况下采用有限冲激响应（FIR）滤波器的形式实现，这种情况下=，发送滤波器和接收滤波器为相同的平方根升余弦滚降滤波器。本实验在离散时间域进行，采样周期。平方根余弦滚降滤波器采用FIR滤波器的形式实现。FIR滤波器要求滤波器的冲激响应是有限长度的，冲激响应的离散时间长度即滤波器的阶数。在本实验中采用了滚降系数为1的32阶平方根升余弦滚降滤波器，即滤波器的冲激响应的时间长度为32T，相当于8个码元周期。滤波器的系数通过Simulink模块计算得到。2.2串扰信道该信道的冲激响应是在整个

4、仿真时间段内，假设该信道不随时间而变化。2.3均衡器设计多径传输和信道失真可能引起严重的码间串扰，采用适当有效的均衡技术，可以提高数据传输速率、误码率性能和频带利用率。本实验仿真的是横向滤波器形式的时域信道均衡器，如图1所示，它由带有抽头的延迟线、加权系数相乘器及相加器组成。TTTT+……输出CNC1C0C-1C-N输入x(t)x(t-nT)图1横向滤波器（信道均衡器）本实验设计和仿真一个3阶的均衡器，均衡器的系数用矢量C=[C-1C0C1]T表示。依据迫零准则，根据信道的冲激响应计算均衡器的系数。迫零准则要求，当均衡器输入序列(信道冲激响应序列)，其输出=[010],即（3）式中（4）容易

5、计算得到(5)综上所述，本实验进行如图2所示的仿真。在发送端，将输入码元序列输入到升余弦滚降滤波器，得到数字基带信号，经过串扰信道，在接收端通过均衡器，去除串扰，得到输出码元序列。升余弦滚降滤波器是按照采样周期T/4（T为码元周期）设计的，所以输入码元序列在进行升余弦滚降滤波前还要先进行4倍上采样，将采样周期提高到T/4，同样在均衡器之后，输出码元序列之前，还要进行4倍下采样，将采样周期恢复为T。平方根升余弦滚降滤波器串扰信道平方根升余弦滚降滤波器均衡器发送端接收端输出码元序列输入码元序列图2数字基带传输系统简化框图2.4实验方案设计本实验对应的仿真文件是equalizer.mdl，打开eq

6、ualizer.mdl可以得到如图3所示的仿真模型架构。该模型主要分为三个主要部分，分别是发送端、信道和接收端。图3仿真系统框图（1）基带数字传输发送端发送端由图4中的3个模块构成，其中数据发生器模块的细节如图5所示。发送端由一个伯努利二进制序列发生器产生随机的{0,1}二进制序列，然后将该序列转换为二电平码元序列；码元序列的采样周期是1ms，经过4倍增采样，采样周期成为0.25ms(采样频率为4kHz);然后送到平方根升余弦滚降滤波器，得到发送的基带数字信号，该信号中每个码元的波形都是平方根升余弦滚降信号；上采样前的4倍增益保证在上采样和滤波后信号的幅度保持在1附近。图4基带数字传输发送端

7、图5数据发生器SourceData内部模型图（2）串扰信道串扰信道的结构如图6所示，是典型的FIR滤波器结构，其冲激响应在1ms采样周期下是。图6串扰信道模型（3）基带数字传输接收端基带数字传输接收端的结构如图7所示。接收到的数字基带信号首先通过匹配滤波器，匹配滤波器和发送端的平方根升余弦滚降滤波器完全相同，匹配滤波器和发送端滤波器共同构成一个升余弦滚降滤波器，使基带码元传输满足奈奎斯特抽样值无失真条件。匹配