軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法仿真研究

龍清 朱志國(guó)

摘 要：軍用無(wú)線電通信對(duì)通信質(zhì)量和碼元的保真性要求較高，軍用無(wú)線電通信信道受到多徑向量的影響產(chǎn)生碼間干擾，需要進(jìn)行碼間干擾抑制，降低通信誤碼率。傳統(tǒng)的碼間干擾抑制方法采用波特間隔信道均衡算法，當(dāng)通信信道受到電磁擾動(dòng)的強(qiáng)度較大時(shí)，信道均衡性和碼間干擾抑制能力不好。提出一種基于時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)的軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法，首先構(gòu)建了軍用無(wú)線電通信的信道模型，進(jìn)行軍用無(wú)線電通信的信道多徑特性測(cè)量，采用自適應(yīng)級(jí)聯(lián)濾波器進(jìn)行干擾濾波，結(jié)合時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)實(shí)現(xiàn)碼間干擾抑制算法改進(jìn)。仿真結(jié)果表明，采用該算法進(jìn)行軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制，能有效提高通信傳輸?shù)谋Ｕ媛剩诺谰庑阅茌^好，提高了通信輸出的信噪比，降低通信誤碼率，提高了通信質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：軍用無(wú)線電通信；碼間干擾抑制；濾波；時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The military radio communication on the quality of communication and the symbol of fidelity requirements higher， military radio communication channel by the influence of multipath vector produced intersymbol interference， the need for intersymbol interference suppression and decrease the bit error rate of communication. The traditional inter symbol interference suppression method uses Potter interval channel equalization algorithm. When the communication channel is subjected to the intensity of electromagnetic disturbance， the ability of channel equalization and inter symbol interference suppression are not good. The paper presents the military radio communication intersymbol interference suppression algorithm based on time reversal mirror technology. Firstly， build military radio communication channel model， military radio communication channel multipath measurement， interference filter using cascaded adaptive filter， combined with time reversal mirror technology realizes the intersymbol interference suppression algorithm. The simulation results show that by using the algorithm of military radio communication intersymbol interference suppression， can effectively improve the fidelity of the transmission rate， achieve better channel equalization performance. Furtherly， the research can also improve the communication output signal-to-noise ratio， decrease the bit error rate of communication and improve the communication quality.

Key words： military radio communication； inter symbol interference suppression； filter； time reversal mirror technology

0 引言

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通信的方式發(fā)生巨大的變化，通信主要分為長(zhǎng)波通信、短波通信、有線通信、無(wú)線通信以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信等，通信成為信息傳輸和數(shù)據(jù)發(fā)送的主要方式。無(wú)線電通信是利用無(wú)線電波傳輸信息的通信方式，是將需要傳送的聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像等電信號(hào)調(diào)制在無(wú)線電波上經(jīng)空間和地面?zhèn)髦翆?duì)方的通信方式，利用無(wú)線電磁波在空間傳輸信息。與有線電通信相比，無(wú)線通信不需要架設(shè)傳輸線路，不受通信距離限制，具體就是利用無(wú)線電波傳輸信息的通信方式即稱為無(wú)線電通信，基本上能夠傳輸聲音、文字、數(shù)據(jù)和圖像等。機(jī)動(dòng)性好，建立迅速，因此，廣泛應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，但無(wú)線電通信受到電磁輻射干擾的強(qiáng)度較大，攻擊和入侵發(fā)生的頻度增加，且由于無(wú)線電通信信道具有多徑特征，導(dǎo)致通信傳輸質(zhì)量不穩(wěn)定，信號(hào)易受干擾或易被截獲，信息傳輸?shù)谋Ｃ苄院捅Ｕ嫘圆缓?。需要研究軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法對(duì)提高無(wú)線電通信質(zhì)量和安全性能具有重要意義。

無(wú)線電通信易受自然和信道干擾等因素影響，信息交互和傳輸?shù)谋Ｃ苄圆?。而無(wú)線電通信是軍用通信的主要方式，研究無(wú)線電通信優(yōu)化技術(shù)，無(wú)論在軍事衛(wèi)星通信還是在民用的移動(dòng)通信等領(lǐng)域都具有重要價(jià)值，為了優(yōu)化軍用無(wú)線電通信信道，提高通信質(zhì)量，通過(guò)碼間干擾抑制，減低通信誤碼率。傳統(tǒng)方法中，對(duì)軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制方法主要有基于單周信道正負(fù)信號(hào)特征配準(zhǔn)的復(fù)雜軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法、基于粒子群濾波的軍用無(wú)線電通信信道均衡和干擾抑制算法、基于時(shí)頻指向性分析的軍用無(wú)線電通信信道抑制算法等[1-3]。其中，文獻(xiàn)[4]提出一種基于PTS-Clipping算法的軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法，將軍用無(wú)線電通信系統(tǒng)的通信實(shí)信號(hào)分解為正信號(hào)和負(fù)信號(hào)，采用分段擬合的方式進(jìn)行信道均衡設(shè)計(jì)和碼間干擾抑制，提高了輸出信噪比，但是傳統(tǒng)PTS-Clipping算法計(jì)算開銷較大，通信的實(shí)時(shí)性不好。文獻(xiàn)[5]提出一種基于匹配濾波檢測(cè)的無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法，進(jìn)行信道模型構(gòu)建，設(shè)計(jì)匹配濾波檢測(cè)器提高通信傳輸?shù)谋Ｕ媛?，但是該算法受到空間增益的影響較大；文獻(xiàn)[6]采用波特間隔信道均衡算法，當(dāng)通信信道受到電磁擾動(dòng)的強(qiáng)度較大時(shí)，信道均衡性和碼間干擾抑制能力不好。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種基于時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)的軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法，首先構(gòu)建了軍用無(wú)線電通信的信道模型，進(jìn)行軍用無(wú)線電通信的信道多徑特性測(cè)量，采用自適應(yīng)級(jí)聯(lián)濾波器進(jìn)行干擾濾波，結(jié)合時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)實(shí)現(xiàn)碼間干擾抑制算法改進(jìn)。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了性能測(cè)試，得出有效性結(jié)論。

1 軍用無(wú)線電通信信道模型構(gòu)建和信道多徑特性測(cè)量

1.1 軍用無(wú)線電通信信道模型構(gòu)建

采用旁瓣波束形成算法，在接收端使用本地產(chǎn)生的副本信號(hào)和接收信號(hào)進(jìn)行拷貝相關(guān)，進(jìn)行信號(hào)功率放大，由此實(shí)現(xiàn)了軍用無(wú)線電通信信道模型構(gòu)建和信道多徑特征測(cè)量，為進(jìn)行信道均衡和碼間干擾抑制算法設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

2 軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法改進(jìn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 問(wèn)題描述及自適應(yīng)級(jí)聯(lián)濾波設(shè)計(jì)

在實(shí)現(xiàn)了軍用無(wú)線電通信信道模型構(gòu)建和信道多徑特性測(cè)量的基礎(chǔ)上，進(jìn)行軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法改進(jìn)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的碼間干擾抑制方法采用波特間隔信道均衡算法，當(dāng)通信信道受到電磁擾動(dòng)的強(qiáng)度較大時(shí)，信道均衡性和碼間干擾抑制能力不好。為了克服傳統(tǒng)方法的弊端，本文提出一種基于時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)的軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法，在構(gòu)建了軍用無(wú)線電通信的信道多徑特性測(cè)量基礎(chǔ)上，采用自適應(yīng)級(jí)聯(lián)濾波器進(jìn)行干擾濾波，采用射線模型對(duì)軍用無(wú)線電通信信道中的電磁波信號(hào)進(jìn)行能量聚焦，得到：

當(dāng) 時(shí)，視為軍用無(wú)線電通信的干擾，當(dāng) 時(shí)視為軍用無(wú)線電通信的補(bǔ)償信號(hào)，分析可見，通過(guò)軍用無(wú)線電通信非線性失真單周控制，采用分段線性化的方法，結(jié)合時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)實(shí)現(xiàn)碼間干擾抑制算法改進(jìn)。

3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了測(cè)試本文算法在實(shí)現(xiàn)軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制和通信質(zhì)量改善中的性能，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。采用100個(gè)接收陣元組成軍用無(wú)線電通信的陣列傳輸網(wǎng)絡(luò)，由于BPSK調(diào)制信號(hào)具有多徑時(shí)變寬帶特征，采用BPSK調(diào)制信號(hào)作為軍用無(wú)線電通信系統(tǒng)的仿真信號(hào)，軍用無(wú)線電通信中碼元速率為1kBaud，碼元之間的空間距離為20～29m，陣元間距為1m，通信載波頻率為3kHz，，通信距離為2km，發(fā)射陣元首先發(fā)射 ，等待時(shí)間 ，子載波數(shù)分別為12和46，軍用無(wú)線電通信信號(hào)空間采用間隔采用4倍過(guò)采樣，根據(jù)上述仿真環(huán)境和參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制和信號(hào)傳輸仿真，首先給出傳輸信號(hào)模型如圖3所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了軍用無(wú)線電通信優(yōu)化問(wèn)題。軍用無(wú)線電通信對(duì)通信質(zhì)量和碼元的保真性要求較高，軍用無(wú)線電通信信道受到多徑向量的影響產(chǎn)生碼間干擾，需要進(jìn)行碼間干擾抑制，降低通信誤碼率。本文提出一種基于時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)的軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制算法，首先構(gòu)建了軍用無(wú)線電通信的信道模型，進(jìn)行軍用無(wú)線電通信的信道多徑特性測(cè)量，采用自適應(yīng)級(jí)聯(lián)濾波器進(jìn)行干擾濾波，結(jié)合時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)實(shí)現(xiàn)碼間干擾抑制算法改進(jìn)。仿真結(jié)果表明，采用該算法進(jìn)行軍用無(wú)線電通信的碼間干擾抑制，能有效提高通信傳輸?shù)谋Ｕ媛剩诺谰庑阅茌^好，提高了通信輸出的信噪比，降低通信誤碼率，提高了通信質(zhì)量，展示了較高的應(yīng)用價(jià)值。

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