在基帶傳輸中，除噪聲外，碼間干擾是影響傳輸質(zhì)量的主要因素。通過精心設(shè)計的發(fā)送濾波器和接收濾波器就可以達到消除碼間干擾的目的。但實際通信時，總的傳輸特性將會偏離理想特性，這樣就會產(chǎn)生碼間干擾。要想克服這些偏離就需要采用均衡的手段。
均衡器又分為頻域均衡器和時域均衡器兩種。頻域均衡的基本思想是利用幅度均衡器和相位均衡器來補償傳輸系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性的不理想，以達到所要求的理想形成波形，從而消除碼間干擾。因此它的出發(fā)點是保持形成波形的不失真。時域均衡的基本思想是建立在消除取樣點的碼間干擾的基礎(chǔ)上，并不要求傳輸波形的所有細節(jié)都與奈氏準則所要求的理想波形一致。因此它們利用接收波形本身來進行補償，消除抽樣點的碼間干擾，提高判決的可靠性。所以時域均衡是對信號在時域上進行處理，比頻域均衡更為直觀。
理論和實踐都表明，在數(shù)字基帶系統(tǒng)的接收濾波器和抽樣判決器之間或在數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的解調(diào)器和抽樣判決器之間插入一個均衡器，可以消除或減小通信系統(tǒng)參數(shù)變化引起的碼間干擾。
一、時域均衡的基本原理
時域均衡器主要是由橫向濾波器構(gòu)成，它是由無限多的橫向排列的遲延單元和抽頭加權(quán)系數(shù)組成的線性系統(tǒng)，如圖1所示。它的功能是利用它產(chǎn)生的無限多個響應(yīng)之和，將接收濾波器輸出端抽樣時刻上有碼間干擾的響應(yīng)波形變換成無碼間干擾的響應(yīng)波形。
圖1 橫向濾波器
不難看出，橫向濾波器的特性將取決于各抽頭系數(shù)。如果是可調(diào)整的，則圖1所示的濾波器是通用的；特別當(dāng)可自動調(diào)整時，則它能夠適應(yīng)信道特性的變化，可以動態(tài)校正系統(tǒng)的時間響應(yīng)。
理論上，無限長的橫向濾波器可以完全消除抽樣時刻上的碼間干擾，但實際中是不可實現(xiàn)的。因為，不僅均衡器的長度受限制，并且系數(shù)的調(diào)整準確度也受到限制。如果的調(diào)整準確度得不到保證，即使增加長度也不會獲得顯著的效果。因此，有必要進一步討論有限長橫向濾波器的抽頭增益問題。
設(shè)一個具有個抽頭的橫向濾波器，如圖2（a）所示，其傳遞函數(shù)
圖2 有限長橫向濾波器及其輸入輸出波形
單位沖激響應(yīng)為
又設(shè)它的輸入為，是被均衡的對象，且沒有附加噪聲，如圖2 (b)所示。則均衡后的輸出波形為
在抽樣時刻，有
或者簡寫為
也就是說，均衡器在第k個抽樣時刻得到的樣值將由與 的乘積之和來確定。根據(jù)消除碼間干擾的要求，我們得出
將展開
令n等于，得個獨立線性方程如下：
寫成矩陣形式，有
解個獨立線性方程，可求得 個，
舉例說明：
例1設(shè)計一個三抽頭迫零均衡器的抽頭增益加權(quán)系數(shù)，輸入波形的樣值為其余。
解：
解得
再用求得的核對已均衡波的，得
可見，它能保證在范圍內(nèi)消除碼間干擾，但是超出這個范圍還存在碼間干擾。所以，當(dāng)有限時，不能完全消除碼間干擾。然而，當(dāng)時，可完全消除碼間干擾。
二、時域均衡器的結(jié)構(gòu)
橫向濾波器的特性完全取決于各抽頭系數(shù)，而抽頭系數(shù)的確定則依據(jù)均衡效果的評價標準。均衡效果通常用最小峰值畸變準則和最小均方誤差畸變準則來衡量，根據(jù)這兩種準則構(gòu)成的均衡器分別為預(yù)置式自動均衡器和自適應(yīng)均衡器。
1.預(yù)置式自動均衡器
預(yù)置式自動均衡器采用最小峰值畸變準則。若時域均衡器的輸入信號為，輸出信號為，則它們的峰值畸變分別為
理論分析表明：當(dāng)均衡器輸入峰值畸變（即眼圖不閉合）時，調(diào)整除外的個抽頭增益并迫使均衡器單脈沖輸出的抽樣值，而，就可以獲得最佳的均衡效果，即最小。常稱這種方法為“迫零調(diào)整”。
圖3為預(yù)置式自動均衡器的原理方框圖。在系統(tǒng)的發(fā)送端，每隔一段時間向發(fā)送濾波器輸入一個單脈沖波形。當(dāng)該波形每個秒依次輸入時，在輸出端就將獲得各樣值為的波形。根據(jù)迫零調(diào)整原理，若得到的某一為正極性時，則相應(yīng)的抽頭增益應(yīng)下降一個適當(dāng)?shù)脑隽?；若為負極性時，則相應(yīng)的應(yīng)增加一個增量。為了實現(xiàn)這個調(diào)整，在輸出端將每個依次進行抽樣并進行極性判決，這個過程由圖中抽樣與峰值極性判決器完成，判決的兩種可能結(jié)果以“有無脈沖”表示并將其輸入到控制電路?？刂齐娐穼⒃谕灰?guī)定時刻將所有“極性脈沖”分別作用到相應(yīng)的增益頭上。讓它們作增加或下降的改變。經(jīng)過多次調(diào)整，就能達到均衡的目的?？梢娺@種自動均衡器的精度與增量的選擇和允許調(diào)整的時間有關(guān)。越小，精度就越高，但調(diào)整時間就越長。
圖3 預(yù)置式自動均衡器的原理框圖
2.自適應(yīng)均衡器
自適應(yīng)均衡與預(yù)置式均衡一樣，都是借助調(diào)整橫向濾波器的抽頭增益達到均衡的目的。但自適應(yīng)均衡采用最小均方誤差畸變準則，不再利用專門的單脈沖波形來調(diào)整抽頭增益，而是在傳輸數(shù)據(jù)期間借助信號本身來自動均衡的。
圖4 自適應(yīng)均衡器
理論分析和實踐表明，最小均方算法比迫零算法的收斂性好，但在惡劣信道環(huán)境下，它的初始收斂性能變壞。為克服初始均衡的困難，在開始傳輸信息數(shù)據(jù)之前可以傳輸一段接收機已知的隨機序列，用以對均衡器進行訓(xùn)練。這一段隨機序列為訓(xùn)練序列。當(dāng)然帶有預(yù)置式自動均衡器的基帶系統(tǒng)傳輸信息數(shù)據(jù)之前所傳輸?shù)膯蚊}沖訓(xùn)練也是訓(xùn)練訓(xùn)練，但其周期遠大于碼元周期。
自適應(yīng)均衡器種類很多，但其原理基本雷同。