電子地磅短波數字通信系統關(guān)鍵技術(shù)探析

電子地磅短波數字通信系統在軍事領(lǐng)域應用尤為廣泛，它的主要優(yōu)點(diǎn)為遠距離通信、機動(dòng)性好等，短波通信的缺點(diǎn)表現在其穩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。為了提高信號的質(zhì)量和鏈路的性能，本文將主要探析短波數字通信系統的自適應均衡和信道編碼這兩種關(guān)鍵技術(shù)。

短波數字通信系統被認為是最優(yōu)的遠程通信系統， 即使很遠的距離也能保持通信，且機動(dòng)性好、頑存性強。 短波數字通信因受電離層的干擾其在穩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)傳輸高速數據時(shí)， 會(huì )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據失真的關(guān)鍵技術(shù)。

一、 短波數字通信系統的關(guān)鍵技術(shù)

1.自適應均衡技術(shù)

數字通信系統中所涉及到的關(guān)鍵性問(wèn)題就是信道均衡，數據在信道的傳授過(guò)程中因受到碼間干擾的作用導致接受到的信號嚴重失真， 對數據碼只做簡(jiǎn)單的調制解調無(wú)法高度還原所發(fā)送的數據。 為了解決碼間干擾造成信號失真的問(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傳輸信號的先驗信息進(jìn)行估計得出信道的特性， 從而補償失真的信號，使得在接收數據時(shí)能夠將其準確的復原。

自適應均地磅是指設計的短波信道均衡器能夠根據信道響應的時(shí)變性對其進(jìn)行自我調節。 這是因為只有當信號的調制帶寬小于短波信道的相對帶寬時(shí)調制的信號才是正常的，否則就會(huì )出現碼間干擾的現象，導致調制信號被展寬。 自適應均衡技術(shù)就是為了解決碼間干擾的問(wèn)題， 使信號接收端能夠正確還原發(fā)送的信號的一種過(guò)濾技術(shù)。

自適應均地磅主要有訓練模式和跟蹤模式兩種工作方式。 首先當發(fā)射機發(fā)射的是一個(gè)已知的、定長(cháng)的序列時(shí)，接收機中的均地磅就會(huì )自動(dòng)調節設置，使 BER 達到最小值。 典型的訓練序列通常是由二進(jìn)制碼組成的隨機信號， 或者是預先已經(jīng)指定好的比特流。 跟隨訓練序列之后要進(jìn)行用戶(hù)數據的傳輸。 這時(shí)內嵌于接受機中自適應均地磅則通過(guò)運用遞歸算法對信道特性進(jìn)行評估， 而且還會(huì )通過(guò)修正濾波器系數的方式對信道進(jìn)行補償。 設計訓練序列的目標是無(wú)論信道條件有多差， 自適應均地磅都能通過(guò)這個(gè)訓練序列的到最佳的濾波系數。 這樣就可以在整個(gè)序列被傳輸完成后，自適應均地磅獲得的濾波系數更加接近理想值。 而在接受數據的時(shí)候，自適應均地磅就可以通過(guò)算法對信道的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。 通過(guò)這樣的處理方式，自適應均地磅的濾波特性得到不斷的改進(jìn)。 當自適應均衡器能夠很好的訓練后， 我們就認為它的收斂性已經(jīng)很好了。

自適應均衡技術(shù)主要由傳統自適應均衡和盲均衡兩類(lèi)組成， 其中盲均衡適用于沒(méi)有辦法發(fā)送訓練列和對實(shí)時(shí)性的要求并不是太高的情況下， 這與短波通信系統對實(shí)時(shí)性的要求不符， 因此傳統自適應均衡技術(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， 信號在傳輸的過(guò)程中因受這兩大因素的影響導致信號失真。 為了提高短波通信系統的性能，糾錯編碼技術(shù)是一種比較常見(jiàn)的用來(lái)糾正信號傳輸過(guò)程中出現錯誤的技術(shù)。

短波信道是一種衰落信道， 當多徑分量出現大衰落時(shí)，信道發(fā)生的錯誤概率大大提升。 這時(shí)我們就要對信道進(jìn)行編碼來(lái)糾正信道發(fā)生的錯誤或者分散錯誤的突發(fā)結構。 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 ：相比于符號的持續時(shí)間來(lái)說(shuō) ，無(wú)線(xiàn)信道的變化過(guò)程則顯得有些緩慢， 當信道處于一個(gè)衰落深陷區時(shí)大約會(huì )持續 10～100ms，這種情況會(huì )造成比特的嚴重衰減。 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(wú)濟于事。但是使用交織就不同了， 碼字中的每個(gè)比特都會(huì )變成獨立衰落的情況， 利用碼內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 ：分組碼主要是對數據源進(jìn)行分組 ，然后對每一組數據源都要計算出一個(gè)更長(cháng)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的輸入序列轉化成連續的輸出編碼序列，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)碼是一種能夠將短分量碼構建成長(cháng)碼的技術(shù)。 它是非二進(jìn)制碼和二進(jìn)制碼進(jìn)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合的一種隨機編碼技術(shù)。

二、總結

為了提高短波數字通信系統的性能，提高其穩定性和可靠性，本文介紹了短波數字通信系統的兩大關(guān)鍵技術(shù)，即自適應均衡技術(shù)和編碼技術(shù)。 并分別針對自適應均衡技術(shù)和編碼技術(shù)進(jìn)行了詳細的介紹，其中自適應均衡技術(shù)解決了碼間的干擾問(wèn)題，是傳輸的數據信號能夠正確的被還原成初始數據。 而編碼技術(shù)才是針對數據失真，采用某種算法將數據還原的方式。

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