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)點為遠距離通信、機動性好等，短波通信的缺點表現(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易受電離層干擾。為了提高信號的質(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)的遠程通信系統(tǒng)， 即使很遠的距離也能保持通信，且機動性好、頑存性強。 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。例如要想通過多徑傳輸來傳輸高速數(shù)據(jù)時， 會因為信號間的干擾作用造成接收到的信號在某種程度上失真。 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)鍵性問題就是信道均衡，數(shù)據(jù)在信道的傳授過程中因受到碼間干擾的作用導(dǎo)致接受到的信號嚴(yán)重失真， 對數(shù)據(jù)碼只做簡單的調(diào)制解調(diào)無法高度還原所發(fā)送的數(shù)據(jù)。 為了解決碼間干擾造成信號失真的問題，信道均衡無疑是最佳的方法。 信道均衡的基本原理是采用某種算法對傳輸信號的先驗信息進行估計得出信道的特性， 從而補償失真的信號，使得在接收數(shù)據(jù)時能夠?qū)⑵錅?zhǔn)確的復(fù)原。

自適應(yīng)均地磅是指設(shè)計的短波信道均衡器能夠根據(jù)信道響應(yīng)的時變性對其進行自我調(diào)節(jié)。 這是因為只有當(dāng)信號的調(diào)制帶寬小于短波信道的相對帶寬時調(diào)制的信號才是正常的，否則就會出現(xiàn)碼間干擾的現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)制信號被展寬。 自適應(yīng)均衡技術(shù)就是為了解決碼間干擾的問題， 使信號接收端能夠正確還原發(fā)送的信號的一種過濾技術(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)射機發(fā)射的是一個已知的、定長的序列時，接收機中的均地磅就會自動調(diào)節(jié)設(shè)置，使 BER 達到最小值。 典型的訓(xùn)練序列通常是由二進制碼組成的隨機信號， 或者是預(yù)先已經(jīng)指定好的比特流。 跟隨訓(xùn)練序列之后要進行用戶數(shù)據(jù)的傳輸。 這時內(nèi)嵌于接受機中自適應(yīng)均地磅則通過運用遞歸算法對信道特性進行評估， 而且還會通過修正濾波器系數(shù)的方式對信道進行補償。 設(shè)計訓(xùn)練序列的目標(biāo)是無論信道條件有多差， 自適應(yīng)均地磅都能通過這個訓(xùn)練序列的到最佳的濾波系數(shù)。 這樣就可以在整個序列被傳輸完成后，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)的時候，自適應(yīng)均地磅就可以通過算法對信道的變化進行實時跟蹤。 通過這樣的處理方式，自適應(yīng)均地磅的濾波特性得到不斷的改進。 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有辦法發(fā)送訓(xùn)練列和對實時性的要求并不是太高的情況下， 這與短波通信系統(tǒng)對實時性的要求不符， 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)

在短波通信的過程中， 噪聲和衰落是兩種最常見的干擾因素， 信號在傳輸?shù)倪^程中因受這兩大因素的影響導(dǎo)致信號失真。 為了提高短波通信系統(tǒng)的性能，糾錯編碼技術(shù)是一種比較常見的用來糾正信號傳輸過程中出現(xiàn)錯誤的技術(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，信道發(fā)生的錯誤概率大大提升。 這時我們就要對信道進行編碼來糾正信道發(fā)生的錯誤或者分散錯誤的突發(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、級聯(lián)碼和 Turbo 碼等。

（1）交織 ：相比于符號的持續(xù)時間來說 ，無線信道的變化過程則顯得有些緩慢， 當(dāng)信道處于一個衰落深陷區(qū)時大約會持續(xù) 10～100ms，這種情況會造成比特的嚴(yán)重衰減。 對于這種錯誤率比較大的情況，使用一般的編碼方式根本就無濟于事。但是使用交織就不同了， 碼字中的每個比特都會變成獨立衰落的情況， 利用碼內(nèi)的冗余信息就足夠能將原來的信息還原出來。 但是如果不使用交織技術(shù)，碼的有效性會差很多。

（2）分組碼 ：分組碼主要是對數(shù)據(jù)源進行分組 ，然后對每一組數(shù)據(jù)源都要計算出一個更長的碼字并將其傳輸， 碼率越低，信道冗余度越高，糾正錯誤的概率就越強大。

（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）級聯(lián)碼：級聯(lián)碼是一種能夠?qū)⒍谭至看a構(gòu)建成長碼的技術(shù)。 它是非二進制碼和二進制碼進行單級級聯(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結(jié)合的一種隨機編碼技術(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)。 并分別針對自適應(yīng)均衡技術(shù)和編碼技術(shù)進行了詳細的介紹，其中自適應(yīng)均衡技術(shù)解決了碼間的干擾問題，是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號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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