什么是時間色散

　　數(shù)字傳輸?shù)囊霂砹艘粋€新的問題是時間色散。這一問題也起源于反射，但與多徑衰落不同，其反射信號來自遠(yuǎn)離接收天線的物體約在幾千米遠(yuǎn)處。由基站發(fā)送“1”、“0”序列，如果反射信號的達(dá)到時間剛好滯后直射信號一個比特的時間，那么接收機(jī)將在從直射信號中檢出“0”的同時，還從反射信號中檢出“1”，于是導(dǎo)致符號“1”對符號“0”的干擾。

　　在無線通信中，無線電波從發(fā)射端到接收端會經(jīng)過直射、反射等很多傳播途徑，反射路徑要比直射路徑長一些，因此，從發(fā)射端輻射出的波經(jīng)過反射路徑到達(dá)接收端用的時間要比走直射路徑長一些。從接收端看，先后收到了來自同一信源的兩列波；這兩列波走的路徑不同，傳播環(huán)境不同，受到的干擾也不同。

　　時間色散是指到達(dá)接收機(jī)的直射信號和其他多徑信號由于空間傳輸?shù)臅r間差異而帶來的彼此干擾問題。假若發(fā)射機(jī)發(fā)送了一個“1”，由于多徑效應(yīng)，接收機(jī)先收到“1”這個數(shù)據(jù)，又收到“0”這個數(shù)據(jù)，接收機(jī)困惑了，不知道究竟是“0”還是“1”了，所以解碼就可能出現(xiàn)錯誤，如下圖所示。

　　電磁場中，任意一點的場值與以前時刻的場值有關(guān)，叫時間色散，如熱等離子體。

　　發(fā)射信號經(jīng)過遠(yuǎn)離接收天線的物體反射容易導(dǎo)致時間色散，可以通過工程參數(shù)調(diào)整來規(guī)避時間色散問題，也可以通過創(chuàng)新技術(shù)來識別和避免此類問題。

　　在GSM系統(tǒng)中，比特速率為270kbit／s，則每一比特時間為3.7?s。因此，一比特對應(yīng)1.1km。假如反射點在移動臺之后lkm，那么反射信號的傳輸路徑將比直射信號長2km。這樣就會在有用信號中混有比它遲到兩比特時間的另一個信號，出現(xiàn)了碼間干擾。時間色散似乎是個很棘手的問題，不過在GSM系統(tǒng)中采用了自適應(yīng)均衡技術(shù)，這一問題的嚴(yán)重性得以緩解。

　　消除時間色散一般采用接收機(jī)內(nèi)帶有均衡器。

　　均衡有兩個基本途徑：

　　1、頻域均衡，它使包括均衡器在內(nèi)的整個系統(tǒng)的總傳輸函數(shù)滿足無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件。它往往是分別校正幅頻特性和群時延特性，序列均衡通常采用這種頻域均衡法。

　　2、時域均衡，就是直接從時間響應(yīng)考慮，使包括均衡器在內(nèi)的整個系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無碼間串?dāng)_的條件。

　　目前我們面臨的信號是時變信號，因此需要采用第二個均衡途徑時域均衡來達(dá)到整個系統(tǒng)無碼間串?dāng)_。

　　時域均衡系統(tǒng)的主體是橫向濾波器，也稱橫截濾波器，它由多級抽頭延遲線、加權(quán)系數(shù)相乘器（或可變增益電路）及相加器組成。

　　均衡技術(shù)的原理

　　信道可以是金屬線、光纜、無線鏈路等，每種信道有其自己的特性，如帶寬、衰減等等。因此，最佳接收機(jī)應(yīng)適合用于特殊類型傳輸信道，這就意味著該接收機(jī)應(yīng)知道信道是什么樣的，否則就不是最佳接收機(jī)：我們要做的事情就是建立一個傳輸信道（即空中接口）的數(shù)學(xué)模型，計算出最可能的傳輸序列，這就是均衡器。傳輸序列是以突發(fā)脈沖串的形式傳輸，在突發(fā)脈沖串的中部，加有已知方式的且自相關(guān)性強(qiáng)的訓(xùn)練序列，利用這一訓(xùn)練序列，均衡器能建立起該信道模型。這個模型隨時間改變，但在一個突發(fā)脈沖串期間被認(rèn)為是恒定的。建立了信道模型，下一步是產(chǎn)生全部可能的序列，并把它們饋入通過信道模型，輸出序列中將有一個與接收序列最相似，與此對應(yīng)的那個輸入序列便被認(rèn)為是當(dāng)前發(fā)送的序列。

　　例中序列長度N ＝3，接收序列為010。N ＝3給出了饋入信道模型的8種可能的輸入系列：輸入000，輸出100； 輸入001，輸出010；輸入010，輸出：110等等。

　　顯然，第二個輸入系列001產(chǎn)生了最相似輸出序列010，因此認(rèn)為001＝為發(fā)送序列。 這看起來似乎很簡單，不過問題是通常不會有N=3的情況。例如在GSM中，N ＝116，這就需要相當(dāng)大量的比較。假如每秒鐘比較1千萬個組合，計算全部組合將要花費1029年。由此導(dǎo)致的話音時延是絕對不能容忍的，所以實際使用的均衡器中使用了維特比算法就是這個道理。

　　GSM規(guī)范要求均衡器應(yīng)能處理時延高達(dá)15s左右的反射信號，15s約對應(yīng)4比特時間。此外，由于近區(qū)（相對于接收機(jī)）反射，反射信號本身易受到瑞利衰落的影響。然而，與直射信號相比，反射信號具有不相關(guān)性衰落圖形，困而能被均衡器利用，從而改善性能。因此只要反射信號的時延不超過15s就可以得到很好的信號質(zhì)量。