電子地磅短波數(shù)字通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)探析

電子地磅短波數(shù)字通信系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用尤為廣泛，它的主要優(yōu)點(diǎn)為遠(yuǎn)距離通信、機(jī)動(dòng)性好等，短波通信的缺點(diǎn)表現(xiàn)在其穩(wěn)定性和可靠性比較差，原因是短波信道在通信時(shí)易受電離層干擾。為了提高信號(hào)的質(zhì)量和鏈路的性能，本文將主要探析短波數(shù)字通信系統(tǒng)的自適應(yīng)均衡和信道編碼這兩種關(guān)鍵技術(shù)。

短波數(shù)字通信系統(tǒng)被認(rèn)為是最優(yōu)的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)， 即使很遠(yuǎn)的距離也能保持通信，且機(jī)動(dòng)性好、頑存性強(qiáng)。 短波數(shù)字通信因受電離層的干擾其在穩(wěn)定性和可靠性方面性能很差。例如要想通過(guò)多徑傳輸來(lái)傳輸高速數(shù)據(jù)時(shí)， 會(huì)因?yàn)樾盘?hào)間的干擾作用造成接收到的信號(hào)在某種程度上失真。 本文主要研究消除或減少這種數(shù)據(jù)失真的關(guān)鍵技術(shù)。

一、 短波數(shù)字通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.自適應(yīng)均衡技術(shù)

數(shù)字通信系統(tǒng)中所涉及到的關(guān)鍵性問(wèn)題就是信道均衡，數(shù)據(jù)在信道的傳授過(guò)程中因受到碼間干擾的作用導(dǎo)致接受到的信號(hào)嚴(yán)重失真， 對(duì)數(shù)據(jù)碼只做簡(jiǎn)單的調(diào)制解調(diào)無(wú)法高度還原所發(fā)送的數(shù)據(jù)。 為了解決碼間干擾造成信號(hào)失真的問(wèn)題，信道均衡無(wú)疑是最佳的方法。 信道均衡的基本原理是采用某種算法對(duì)傳輸信號(hào)的先驗(yàn)信息進(jìn)行估計(jì)得出信道的特性， 從而補(bǔ)償失真的信號(hào)，使得在接收數(shù)據(jù)時(shí)能夠?qū)⑵錅?zhǔn)確的復(fù)原。

自適應(yīng)均地磅是指設(shè)計(jì)的短波信道均衡器能夠根據(jù)信道響應(yīng)的時(shí)變性對(duì)其進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。 這是因?yàn)橹挥挟?dāng)信號(hào)的調(diào)制帶寬小于短波信道的相對(duì)帶寬時(shí)調(diào)制的信號(hào)才是正常的，否則就會(huì)出現(xiàn)碼間干擾的現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)制信號(hào)被展寬。 自適應(yīng)均衡技術(shù)就是為了解決碼間干擾的問(wèn)題， 使信號(hào)接收端能夠正確還原發(fā)送的信號(hào)的一種過(guò)濾技術(shù)。

自適應(yīng)均地磅主要有訓(xùn)練模式和跟蹤模式兩種工作方式。 首先當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)射的是一個(gè)已知的、定長(zhǎng)的序列時(shí)，接收機(jī)中的均地磅就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)置，使 BER 達(dá)到最小值。 典型的訓(xùn)練序列通常是由二進(jìn)制碼組成的隨機(jī)信號(hào)， 或者是預(yù)先已經(jīng)指定好的比特流。 跟隨訓(xùn)練序列之后要進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的傳輸。 這時(shí)內(nèi)嵌于接受機(jī)中自適應(yīng)均地磅則通過(guò)運(yùn)用遞歸算法對(duì)信道特性進(jìn)行評(píng)估， 而且還會(huì)通過(guò)修正濾波器系數(shù)的方式對(duì)信道進(jìn)行補(bǔ)償。 設(shè)計(jì)訓(xùn)練序列的目標(biāo)是無(wú)論信道條件有多差， 自適應(yīng)均地磅都能通過(guò)這個(gè)訓(xùn)練序列的到最佳的濾波系數(shù)。 這樣就可以在整個(gè)序列被傳輸完成后，自適應(yīng)均地磅獲得的濾波系數(shù)更加接近理想值。 而在接受數(shù)據(jù)的時(shí)候，自適應(yīng)均地磅就可以通過(guò)算法對(duì)信道的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。 通過(guò)這樣的處理方式，自適應(yīng)均地磅的濾波特性得到不斷的改進(jìn)。 當(dāng)自適應(yīng)均衡器能夠很好的訓(xùn)練后， 我們就認(rèn)為它的收斂性已經(jīng)很好了。

自適應(yīng)均衡技術(shù)主要由傳統(tǒng)自適應(yīng)均衡和盲均衡兩類組成， 其中盲均衡適用于沒(méi)有辦法發(fā)送訓(xùn)練列和對(duì)實(shí)時(shí)性的要求并不是太高的情況下， 這與短波通信系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求不符， 因此傳統(tǒng)自適應(yīng)均衡技術(shù)是我們需要研究的主要短波關(guān)鍵技術(shù)。

2.信道編碼技術(shù)

在短波通信的過(guò)程中， 噪聲和衰落是兩種最常見(jiàn)的干擾因素， 信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中因受這兩大因素的影響導(dǎo)致信號(hào)失真。 為了提高短波通信系統(tǒng)的性能，糾錯(cuò)編碼技術(shù)是一種比較常見(jiàn)的用來(lái)糾正信號(hào)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的技術(shù)。

短波信道是一種衰落信道， 當(dāng)多徑分量出現(xiàn)大衰落時(shí)，信道發(fā)生的錯(cuò)誤概率大大提升。 這時(shí)我們就要對(duì)信道進(jìn)行編碼來(lái)糾正信道發(fā)生的錯(cuò)誤或者分散錯(cuò)誤的突發(fā)結(jié)構(gòu)。 信道編碼主要有以下幾種形式：交織、分組碼、卷積碼、級(jí)聯(lián)碼和 Turbo 碼等。

（1）交織 ：相比于符號(hào)的持續(xù)時(shí)間來(lái)說(shuō) ，無(wú)線信道的變化過(guò)程則顯得有些緩慢， 當(dāng)信道處于一個(gè)衰落深陷區(qū)時(shí)大約會(huì)持續(xù) 10～100ms，這種情況會(huì)造成比特的嚴(yán)重衰減。 對(duì)于這種錯(cuò)誤率比較大的情況，使用一般的編碼方式根本就無(wú)濟(jì)于事。但是使用交織就不同了， 碼字中的每個(gè)比特都會(huì)變成獨(dú)立衰落的情況， 利用碼內(nèi)的冗余信息就足夠能將原來(lái)的信息還原出來(lái)。 但是如果不使用交織技術(shù)，碼的有效性會(huì)差很多。

（2）分組碼 ：分組碼主要是對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行分組 ，然后對(duì)每一組數(shù)據(jù)源都要計(jì)算出一個(gè)更長(zhǎng)的碼字并將其傳輸， 碼率越低，信道冗余度越高，糾正錯(cuò)誤的概率就越強(qiáng)大。

（3）卷積碼：卷積碼是一種將連續(xù)的輸入序列轉(zhuǎn)化成連續(xù)的輸出編碼序列，卷積碼充分考慮了各組碼之間的相關(guān)性。

（4）級(jí)聯(lián)碼：級(jí)聯(lián)碼是一種能夠?qū)⒍谭至看a構(gòu)建成長(zhǎng)碼的技術(shù)。 它是非二進(jìn)制碼和二進(jìn)制碼進(jìn)行單級(jí)級(jí)聯(lián)的一種編碼形式。

（5）Turbo 碼：Turbo 碼是一種將卷積碼和交織有機(jī)結(jié)合的一種隨機(jī)編碼技術(shù)。

二、總結(jié)

為了提高短波數(shù)字通信系統(tǒng)的性能，提高其穩(wěn)定性和可靠性，本文介紹了短波數(shù)字通信系統(tǒng)的兩大關(guān)鍵技術(shù)，即自適應(yīng)均衡技術(shù)和編碼技術(shù)。 并分別針對(duì)自適應(yīng)均衡技術(shù)和編碼技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，其中自適應(yīng)均衡技術(shù)解決了碼間的干擾問(wèn)題，是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)能夠正確的被還原成初始數(shù)據(jù)。 而編碼技術(shù)才是針對(duì)數(shù)據(jù)失真，采用某種算法將數(shù)據(jù)還原的方式。

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