高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王列峰

摘 要： 針對高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)失真較大，通信誤碼率較高的問題，提出基于波特間隔均衡設(shè)計(jì)的高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。首先構(gòu)建高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的信道模型和高頻電子信號傳輸模型；然后采用波特間隔均衡技術(shù)進(jìn)行信道均衡設(shè)計(jì)；最后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)的高頻電子遠(yuǎn)程通信的誤碼率低，信道均衡性能好，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。

關(guān)鍵詞： 高頻電子遠(yuǎn)程通信； 信道均衡； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 信道模型構(gòu)建

中圖分類號： TN921?34； TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）05?0026?03

Abstract： An optimization design method of the high?frequency electronic telecommunication system based on baud interval equilibrium design is put forward to solve the problems of high distortion and high bit error rate of the high?frequency electronic telecommunication system. The channel model of the high?frequency electronic telecommunication system and transmission model of the high?frequency electronic signal were constructed. The baud interval equalization technology is used to carry out the channel equalization design. The system debugging and simulation experiments were performed. The simulation results show that the high?frequency electronic telecommunication system has low bit error rate， high channel equalization performance and high system stability.

Keywords： high?frequency electronic telecommunication； channel equalization； system design； channel model construction

0 引 言

高頻電子遠(yuǎn)程通信是利用高頻信號在時(shí)間、頻率、空間上的帶寬特性進(jìn)行遠(yuǎn)程信號調(diào)制與傳輸，以實(shí)現(xiàn)高速率、大容量和高可靠性的高頻電子遠(yuǎn)程通信，在雷達(dá)通信、對潛通信、長波通信和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值[1]。

高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)受到強(qiáng)多徑特性和嚴(yán)重碼間干擾的影響，導(dǎo)致信號傳輸誤碼率高，信道均衡性能差，為此，需要進(jìn)行高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)方法對高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的優(yōu)化主要從降低碼元的傳輸失真率和誤碼率方向入手，通過信道均衡設(shè)計(jì)和空間波束調(diào)制來提高通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且取得了一定的研究成果[2?3]，如文獻(xiàn)[4]采用基于編碼及調(diào)制的擴(kuò)頻碼序列高頻電子遠(yuǎn)程通信技術(shù)，采用碼間干擾抑制方法進(jìn)行高頻電子遠(yuǎn)程通信信道均衡設(shè)計(jì)，提高了通信的空間增益，但是該通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法具有較大的時(shí)滯，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不好。文獻(xiàn)[5]提出基于MIMO垂直線列陣空間波束形成的高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，降低了通信傳輸?shù)男诺朗д?，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)健性，但是該通信系統(tǒng)存在通信誤碼率較高的問題。

針對當(dāng)前高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)存在的問題，提出基于波特間隔均衡設(shè)計(jì)的高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。結(jié)果表明，本文系統(tǒng)的高頻電子遠(yuǎn)程通信的誤碼率低，信道均衡性能好，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。

1 高頻電子遠(yuǎn)程通信信道模型

高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)在通信信號接收端進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，調(diào)制帶寬超過無線信道帶寬時(shí)，直接去除擴(kuò)展信號的頻譜，還原出原始的信息，實(shí)現(xiàn)信號遠(yuǎn)程傳輸，根據(jù)這一通信原理[6]，構(gòu)建高頻電子遠(yuǎn)程通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

為了消除通信系統(tǒng)的碼間干擾，提高高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的可靠性和高效性，需要采集接收信號的波特率，對接收信號[r（t）]與探測信號[p（t）]作均衡化運(yùn)算：

通過縮小采樣間隔提高均衡性能，此時(shí)輸出信號[r（t）]再與探測信號[p（t）]作卷積運(yùn)算，提高采樣間隔的均衡性能，此時(shí)輸出結(jié)果[r（t）]波形近似于原信息波形[S（t）]。

4 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

采用Matlab 2014進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，高頻電子遠(yuǎn)程通信的通信協(xié)議采用IEEE 802.11協(xié)議，高頻電子遠(yuǎn)程通信的碼元輻射半徑[r=]270 m，碼元速率為1 kBaud，高頻電子載波頻率為3 kHz，同頻電子干擾假設(shè)為一組線性調(diào)頻信號干擾，前饋濾波器階數(shù)為24，反饋均衡器的階數(shù)為3，信噪比為-10～0 dB，分別在[13]和[23]碼元處進(jìn)行抽樣，同頻電子干擾半徑是550 m，信道傳輸?shù)拈撝礫10]為0～50 m/s。

采用波特間隔均衡技術(shù)設(shè)計(jì)信道均衡，經(jīng)過多徑信道均衡處理后輸出高頻電子遠(yuǎn)程通信的本地載波和調(diào)制波信號如圖3所示。從圖3可知，本文方法的高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)信道十分均衡，提高了信號的通信傳輸能力，信號經(jīng)過多徑信道后具有良好的均衡性。

為了驗(yàn)證本文方法的優(yōu)越性，與傳統(tǒng)方法對比實(shí)驗(yàn)，誤碼率對比結(jié)果如圖4所示。從圖4得知，本文方法的高頻電子遠(yuǎn)程通信誤碼率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)方法，提高了通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和通信傳輸?shù)臏?zhǔn)確性能。

5 結(jié) 語

針對傳統(tǒng)高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)失真大，通信誤碼率高的缺陷，為了改善高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的性能，提出基于波特間隔均衡的高頻電子遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文系統(tǒng)的高頻電子遠(yuǎn)程通信誤碼率低，信道均衡性能好，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，具有更好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 邸珩燁.基于多徑碼間干擾濾波的短波通信優(yōu)化[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（10）：47?48.

[2] 呂富勇，周瑞卿，阮世陽，等.高頻磁場檢測中采樣保持器的設(shè)計(jì)及其性能分析[J].電子測量技術(shù)，2015，38（8）：13?16.

[3] 郭靜波，譚博，蔡雄.基于反相雙峰指數(shù)模型的微弱瞬態(tài)極低頻信號的估計(jì)與檢測[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2015，36（8）：1682?1691.

[4] CHOI J， YU K， KIM Y. A new adaptive component?substitution?based satellite image fusion by using partial replacement [J]. IEEE transactions on geoscience and remote sensing， 2011， 49（1）： 295?309.

[5] MORENOSALINAS D， PASCOAL A M， ARANDA J. Optimal sensor placement for multiple target positioning with range?only measurements in two?dimensional scenarios [J]. Sensors， 2013， 13（8）： 10674?10710.

[6] EVANGELIO R H， PATZOLD M， KELLER I， et al. Adaptively splitted GMM with feedback improvement for the task of background subtraction [J]. IEEE transactions on information forensics and security， 2014， 9（5）： 863?874.

[7] 張曦文，趙尚弘，李勇軍，等.基于空分復(fù)用的多信道機(jī)間紫外光通信定向MAC協(xié)議[J].激光技術(shù)，2016，40（3）：451?455.

[8] 程艷合，楊文革.壓縮域直擴(kuò)測控通信信號偽碼跟蹤方法研究[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2015，37（8）：2028?2032.

[9] 武思軍，張錦中，張署.陣列波束的零陷加寬算法研究[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，25（5）：658?661.

[10] 梁國龍，韓博，范展.近場自適應(yīng)波束形成的零陷展寬方法[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，41（8）：34?39.