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移动通信WLAN平台下的网络均衡器的设计与实现 　　摘 要： 移动通信WLAN平台受到小尺度多径传播、多径时延和多普勒频移的影响，造成不同类型和程度的信号衰落，当前均衡器通过级联对均衡器进行设计，性能较差。为此设计一种新的移动通信WLAN平台下的网络均衡器，分析网络均衡器的设计原理，给出均衡器的总体电路结构，通过自动增益控制实现信号传输过程中直流衰减的补偿，利用高通滤波器实现信号传输过程中频率衰减的补偿，通过加法电路将AGC与HPF的输出电流融合在一起并转换成电压，AGC，HPF和加法电路共同组成了网络均衡器。实验结果表明，所设计均衡器不仅负载量高，而且平均响应时间短，输出信号与真实信号间的误差很低。 　　关键词： 移动通信； WLAN； 网络均衡器； 直流衰减补偿 　　中图分类号： TN828.6?34； TN914 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）22?0022?05 　　0 引 言 　　移动通信WLAN平台下电波的传播方式非常复杂，对移动通信信号的接收产生了很大的干扰，不仅如此，在移动通信WLAN平台中还存在多普勒效应，使无线信道具有很强的时变性，使信号传输过程中产生码间干扰以及信道间干扰[1?3]。为了使接收信号的误码率降低，保证通信质量，需在信号接收端安装一个有效的网络均衡器[4?5]。因此，对网络均衡器的设计已经成为该领域研究的主要内容，在该领域中占据极其重要的地位[6]。 　　现阶段，在网络均衡器方面的相关研究极为广泛，同时也取得了一定的成果，其中，文献[7]通过DNS实现网络均衡器的设计，在 DNS 中为多个IP地址配置同一个域名，所以对域名进行查询时，客户终端会获取其中一个地址，使移动通信WLAN平台的客户访问不同的服务器，达到均衡的目的，但该方法无法体现服务器的运行状态，不能保证用户接收信号的可靠性。文献[8]提出一种基于BP神经网络的网络均衡器，通过CycloneⅡ系列的FPGA 芯片，采用自上而下的设计方法实现对网络均衡器的设计，从硬件结构的优化角度分析，对BP神经网络中所有模块实现进行研究。该均衡器实时性较高，但采用BP神经网络算法容易陷入局部最优，无法获取最优解。文献[9]设计了一种基于混合递阶遗传算法的网络均衡器设计方法，该方法通过递阶结构对网络隐层和径向基函数进行分层次的遗传操作，从而实现RBF神经网络的训练，将其应用于均衡器的设计中，达到网络均衡的目的。该方法误差较低，但实现过程过于复杂。文献[10]通过快速LMMSE算法对网络信道进行估计与均衡，确定基带框架后，通过精简的定制20 b浮点数运算结构对均衡器电路进行设计，该方法的运算精度较优，但所需时间较长，效率低下，且成本很高。 　　针对上述方法的弊端，设计了一种新的移动通信WLAN平台下的网络均衡器，分析了网络均衡器的设计原理，给出均衡器的总体电路结构，通过 AGC，HPF和加法电路共同组成网络均衡器。实验结果表明，所设计均衡器不仅负载量高，而且平均响应时间短，输出信号与真实信号间的误差很低。 　　1 网络均衡器设计原理 　　在移动通信WLAN平台中，信号在传输过程中会出现衰减现象，导致码间干扰。所以在平台的接收电路中需设计一种网络均衡器对信道响应进行补偿，恢复出被干扰的信号。 　　图1描述的是网络均衡器的工作原理图，其实质上就是通过输出信号与目标信号之间的误差不断调整其单位样本响应[hn]达到最优化。 　　由图1可知，网络均衡器的输入信号用[xn]进行描述，公式如下： 　　[xn=sn+vn] （1） 　　式中：[sn]用于描述信号的真值；[vn]用于描述噪声；网络均衡器的输出为[sn]的估计值，用[sn]进行描述。为了尽可能地使输出信号与信号真值之间更加接近，需令[sn]和[sn]之间的均方误差达到最小，也就是： 　　[Ee2n=Es-s2=min] （2） 　　网络均衡器通过对单位脉冲响应[hn]的调节可使[sn]和[sn]之间的误差越来越小，一段时间后，估计值即近似等于真实信号。 　　2 移动通信WLAN平台下网络均衡器的设计 　　所设计的移动通信WLAN平台下的网络均衡器实际上就是一种补偿电路，将该补偿电路添加至移动通信WLAN平台的接收电路中，使接收到的信号与原始信号特性相似。下面对网络均衡器进行详细的设计。 　　2.1 网络均衡器总体结构 　　在移动通信WLAN平台下通信信道的传输函数拥有较强的低通特点，因此，需要采用高通滤波器进行网络均衡器的设计，使所有的移动通信网络中的通信传输信号具有较强的不变性，因此，需要针对所有的移动通信网络中信道与网络均衡器的传输函数进行乘积运算，并使其结果恒等于1。则有[Hs?Vs=1]。所设计的网络均衡器的总体电路结构如图