扰信道均衡传输系统质量评价本章小结第三章信道的建模与分析信道的等效离散时间模型信道传递函数信道冲激响应信道单位阶跃响应信道参数高速通信的信道函数测量与计算参数的测量信道传输函数实验仿真高速通信的信道模型建立本章小结第四章最小均方算法研究维纳滤波器最优滤波理论正交性原理维纳霍夫方程最速梯度法算法万方数据算法基本原理算法的性能分析常用的算法固定步长算法变步长算法变步长算法算法算法程序流程图算法分析变步长算法的对比与分析本章小结第五章基于自适应算法的判决反馈均衡器基本原理基本结构训练与滤波仿真与分析线性均衡器与的对比分析不同算法的的误码率对比与分析本章小结第六章总结与展望全文工作总结未来展望参考文献附录攻读硕士学位期间撰写的论文致谢万方数据南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第章绪论第章绪论研究背景时代在发展，信息速度在提高，接口技术水平需求也越来越高，接口和受到广大研究者的关注，而和已经慢慢地淘汰，这些现象都说明了，串行接口正迅速地发展，而传统并行接口已经满足不了时代的需求。高速串行通信技术是通信领域工业领域的重点关注对象。在数字通信中，按数字信号码元序列排列，可分为串行并行通信传输两种方式。串行通信传输是指数据流采用串行的方式，在条信道上传输，具有易实现可靠性高等优点。并行通信传输是指数据流在两个或两个以上的并行通道上，组组地同时传输。若字符通信采用并行通信传输的方式进行传输，不需要采取特殊的措施，就能实现发射器和接收器之间的字符同步，适用于短距离传输。从传输原理和方法上来看，并行传输其实优于串行传输，并行传输可以几条信号起传输，信号传输位数多，传输速率高，而串行传输就只能传输位，传输速率低。随着处理器速度快速地提高，总线和接口的数据传输速度也要相应地提高，否则就跟不上时代发展的脚步。并行传输方式本来是个提高数据传输速率的关键技术，但是，随着研究的深入，也发现了存在的问题和障碍。第，采用同时序来传播和接收信号是并行传送方式的前提，但是，当时钟速率过分的提高，就会使数据传送的时序和时钟难以合拍，布线的长度稍微有点点的变化，数据就会与时钟不同的时序达到，会造成数据信号接收错误。第二，数据速率提高，也就意味着时钟频率的提高。时钟频率的提高会引起信号线间的相互干扰，会导致传输错误。所以，并行传输方式很难实现高速传输，若要实现，其成本是比较大的。与并行通信系统相比，系统中传磁的损耗。用于量化介质损耗的参数是损耗角正切，介电常数是表示绝缘能力特性的个系数。这两个参数影响着电介质损耗的大小介电常数的数值越小，损耗值就越小损耗角正切值越小，信号衰减就不严重。当时，介质损耗与趋肤效应损耗相比占主导地位。在时，总的损耗为，其中趋肤效应损耗约为，介质损耗约为。串扰在传输电信号的信道中，串扰是由电容耦合和电感耦合引起的。高速串行通信的串扰主要分为两类远端串扰和近端串扰。远端串扰是指电缆链路近端对远端的线对进行串扰的信号。近端串扰是在电缆链路中线对与线对之间耦合产生的串扰。通常串扰的影响可以被建模成电压波动或噪声，直接影响信号的质量。万方数据南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第二章高速串行通信简介反射当电磁波遇到两种不同的媒质构成的边界时，波的部分会进入第二种媒质，而另部分会反射回第种媒质。在电传输系统中，传输线的典型电特性用阻抗来描述，阻抗与介电常数和磁导率有关。反射会引起时间电压的偏差，反射回来的信号会干扰随后发送的信号，影响信号的质量。码间干扰和信道均衡趋肤效应介质损耗串扰反射以及其他因素等均会影响信号的传输质量，即系统传输特性差，从而导致码间干扰现象。码间干扰是由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的判决造成干扰。码间干扰根据信道的分类，分析信道特性，解决码间干扰问题是提高系统质量的关键因素。在传输过程中，若信道的带宽为有限的，信号则会出现拖尾的现象，同时若拖尾处其他符号抽样的数值不为，则造成码间干扰。以数字基带传输系统来举例说明。如图为数字基带传输系统原理框图。图数字基带传输系统原理框图输入信号，般取值为或，通过发送滤波器后，进入传输信道，经过噪声叠加之后，进入接收滤波器，最后由判决器判决后再输出。假设对应的基带信号的表达式为发送滤波器的输出信号为其中，抽样判决器接收滤波器传输信道发送滤波器万方数据南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第二章高速串行通信简介设信道的传输函数为，接收滤波器的传输函数为，则基带传输系统的总传输函数为其中，接收信号为式中，是指经过接收滤波器后输出的噪声。最后，对进行抽样判决，从而确定序列。若要对第个码元进行判决，应在时刻上对抽样，其中，是延迟时间，主要是信道和接收滤波器造成的，得到如式所示。其中，是第个码元波形的抽样值，第二项是除第个码元以外的其他码元波形在第个抽样时刻上的总和。第三项为，即为输出噪声抽样值。通过式可知，当第二项的数值与第项的数值相加，若大于判决门限，则会发生码元极性的误判的现象，从而产生误码。在高速通信过程中，引起信道损耗的主要是趋肤效应和介质损耗两个因素。这两个因素会使得式中的第二项的数值过大，从而导致判决器判决错误。如何降低这些因素的影响，提高信号的质量是研究的关键点。信道均衡信道均衡的基本原理均衡通常是在接收端完成的。系统频率传输函数满足无失真传输的条件为频域均衡，即符合公式。系统的冲激响应满足无码间干扰的条件为时域均衡。万方数据南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第二章高速串行通信简介无码间干扰的条件，即为满足奈奎斯特定理。码间干扰为的条件是接收滤波器输出的脉冲频谱满足式，即为，则有由此可以看出，无码间干扰的条件与奈奎斯特定理的条件相比，较为严格。因此，在大多数应用中，时域均衡用的概率比较大。均衡的效果般采用峰值畸变准则和均方畸变准则来衡量。主要是依据输出的单脉冲相应来规定。峰值畸变定义为峰值畸变表示所有抽样时刻上得到的码间干扰的幅度之和与时刻上的峰值之比。的取值越小越好。均方畸变定义为其物理意义与峰值畸变近似，也是均方畸变的数值越小越好。均衡器的分类与算法图为均衡器的结构分类框图，图中给出了均衡器的基本结构分类以及算法。万方数据南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第二章高速串行通信简介均衡器线性均衡器非线性均衡器横向滤波器格型滤波器横向滤波器横向信道估计格型滤波器最大似然序列估计最大似然符号检测器判决反馈均衡器类型结构迫零最小均方递推最小二乘快速平方根梯度最小二乘最小均方递推最小二乘快速平方根梯度最小二乘最小均方递推最小二乘快速平方根图均衡器的结构分类框图均衡器的结构可以分为横向滤波器和格型滤波器等。通常情况下，在信号质量非常差的情况下，般选用非线性均衡器，因为线性均衡器在该情况下作用效果很差。非线性的自适应均衡器能够根据信道的特性进行调节，更符合未来通信行业发展的方向。所以，很多均衡器均加入了自适应信号处理，提高信道均衡的性能。传输系统质量评价眼图系统中存在码间干扰和噪声的情况下，判断系统的性能好坏可以根据眼图的大小来进行判断。眼图是指通过实验的方法，估计和改善系统性能，在示波器上观察到的图形。通过观察眼图，可以获得传输信号的幅度值纵坐标和时间值横坐标。在有码间干扰的条件下，观察到的眼图是不清晰的，眼睛睁得很小，周围的线条痕迹混乱，如图所示。在无码间干扰的条件下，得到的眼图是清晰的，眼睛睁得很大，周围的线条也很清晰，如图所示。根据眼图可以得到最佳抽样时刻是眼图的高度和宽度最大的时刻判决电平的大小为眼图中央的横轴的位置信号幅度变化范围是眼图阴影区的垂直高度。万方数据南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第二章高速串行通信简介图有码间干扰的眼图图无码间干扰的眼图误码率误码率是指码元差错率，即接收的错误码元数在传输的总码元数中所占的比例。它的表达式可表示为单位时间内接收的错误码元数单位时间内系统传输的总码元数本章小结本章主要介绍了的基本分类和系统结构，和高速串行通信过程中信号会受到趋肤效应介质损耗反射串扰等因素的影响，会导致信号质量下降，具有严重的码间干扰现象。接着，介绍了信道的特性和通信系统的基本概念，分析了均衡技术在信道传输过程中的重要性均衡器的基本分类和算法，为后续的研究做准备。万方数据南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第三章信道的建模与分析第三章信道的建模与分析信道影响着通信系统的性能，只有充分了解和研究系统的信道特性，才能采用相应的技术，如最佳的调制方式信道编码方式均衡器设计等，来提高系统的质量。信道的研究是不可缺少的步。信道的等效离散时间模型信道特性中影响通信质量的因素为码间干扰和信道噪声。般通信信道是由输入信号信道冲激响应信道噪声以及输出信号组成。其中，信道冲激响应又称为脉冲响应，的傅立叶变换又称为信道的频率响应。如图所示，根据原理框图可以得出发送端信道噪声接收端图通信系统的信道基本模型信道可以看成是由个延迟器和个抽头组成的线性滤波器，其中，延迟器的延迟时间等于码元间隔，抽头系数序列为，。如图所示，即为信道的等效离散时间模型。接收端噪声发送端图信道的等效离散时间模型根据图可知，式可以转化为式，即为万方数据单位代码密级公开专业学位硕士论文论文题目高速串行通信信道建模与信道均衡算法研究还秋云邱晓晖教授工程硕士申请全日制申请电子与通信工程二四年三月学号姓名导师专业学位类别类型专业领域论文提交日期万方数据万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任