为什么均衡器是移动平均模型 (FIR)

信息处理 过滤器 有限脉冲响应 均衡 自习
2021-12-30 07:07:24

让获得的均衡器系数,比如说w均衡器的输入是y这是一个噪声破坏的接收信号,rx那么作为基于 FIR 的均衡器的输出的均衡信号应该等于传输信号/源信号。这就是工作原理。但是,我们经常执行以下操作:

equalizer_output = filter(w,1,rx).

问题 1:大多数均衡器都被建模为 FIR 滤波器。我的问题是为什么?我不明白此操作如何提供输入或如何执行反卷积?

问题2:例如考虑单输入单输出通道,x是一个 BPSK 调制的源信号,并且存在 3 个抽头的多径衰落(不是瑞利),那么传输的信号是

y(t)=h(1).x(t1)+h(2).x(t2)+h(3).x(t3)+x(t)+w(t)
在哪里w是加性高斯白测量/通道噪声。上述模型是 FIR 模型,不是任何滤波器。这不是均衡器。为了设计一个均衡器以获得输入x,我们是否再次设计一个 FIR 滤波器作为均衡器,其输入为y?h是通道脉冲响应,但它不是任何模型。

问题 3:我们什么时候将通道建模为 IIR 模型,然后均衡器将是 IIR 或 FIR 滤波器?

2个回答

几乎所有的线性自适应均衡器都实现为 FIR 滤波器的原因是 FIR 滤波器总是稳定的,并且存在相对简单有效的自适应算法。请注意,在自适应 IIR 滤波器方面已经做了很多工作(例如, Phillip Regalia 的这本书),但实际上 FIR 滤波器仍然是首选。

请注意,FIR 滤波器不能理想地均衡现实世界的通道,但这并不像看起来那么糟糕,因为如果适当地选择了滤波器长度并且调整了自适应算法,FIR 滤波器可以相当好地逼近理想均衡器到应用程序。此外,如果通道不仅是分散的(即充当滤波器)而且还引入了噪声,则并不总是需要通道的完美均衡。在这种情况下,使用组合标准,该标准考虑了由于色散信道引起的 ISI 以及由于噪声引起的劣化。

大多数关于自适应滤波器的书籍/文章都使用平方误差作为优化标准。对于 FIR 滤波器,滤波器系数的解可以使用传统的最小二乘法找到,并且可以通过递归最小二乘法 (RLS) 进行递归。您还可以使用格过滤器结构进入顺序递归方案,但这超出了您的问题的范围。最小二乘的解是全局最优的,滤波器总是稳定的。

在递归或 IIR 自适应滤波器的情况下,使用平方误差目标函数会导致非线性最小二乘,因此解决方案/算法通常涉及近似值。还存在算法陷入局部最小值的风险。正如马特在他的回答中提到的那样 - 使用自适应 IIR 滤波器通常存在滤波器可能不稳定的风险。不稳定性可能是由于极点的显式放置造成的,也可能是系数量化造成的。

例如,Nehorai 开发了一个陷波滤波器(“具有约束极点和零点的最小参数自适应陷波滤波器”,声学、语音和信号处理、IEEE Transactions on (Volume:33, Issue:4)),它明确地将单位圆内的极点,但这些类型的滤波器往往具有少量极点并且具有非常具体的目标。