電子地磅短波數字通信系統關鍵技術探析

電子地磅短波數字通信系統在軍事領域應用尤為廣泛，它的主要優點為遠距離通信、機動性好等，短波通信的缺點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易受電離層干擾。為了提高信號的質量和鏈路的性能，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鍵技術。

短波數字通信系統被認為是最優的遠程通信系統， 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。例如要想通過多徑傳輸來傳輸高速數據時， 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據失真的關鍵技術。

一、 短波數字通信系統的關鍵技術

1.自適應均衡技術

數字通信系統中所涉及到的關鍵性問題就是信道均衡，數據在信道的傳授過程中因受到碼間干擾的作用導致接受到的信號嚴重失真， 對數據碼只做簡單的調制解調無法高度還原所發送的數據。 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，使得在接收數據時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變性對其進行自我調節。 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調制的信號才是正常的，否則就會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送的信號的一種過濾技術。

自適應均地磅主要有訓練模式和跟蹤模式兩種工作方式。 首先當發射機發射的是一個已知的、定長的序列時，接收機中的均地磅就會自動調節設置，使 BER 達到最小值。 典型的訓練序列通常是由二進制碼組成的隨機信號， 或者是預先已經指定好的比特流。 跟隨訓練序列之后要進行用戶數據的傳輸。 這時內嵌于接受機中自適應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的方式對信道進行補償。 設計訓練序列的目標是無論信道條件有多差， 自適應均地磅都能通過這個訓練序列的到最佳的濾波系數。 這樣就可以在整個序列被傳輸完成后，自適應均地磅獲得的濾波系數更加接近理想值。 而在接受數據的時候，自適應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，自適應均地磅的濾波特性得到不斷的改進。 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很好了。

自適應均衡技術主要由傳統自適應均衡和盲均衡兩類組成， 其中盲均衡適用于沒有辦法發送訓練列和對實時性的要求并不是太高的情況下， 這與短波通信系統對實時性的要求不符， 因此傳統自適應均衡技術是我們需要研究的主要短波關鍵技術。

2.信道編碼技術

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， 信號在傳輸的過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，糾錯編碼技術是一種比較常見的用來糾正信號傳輸過程中出現錯誤的技術。

短波信道是一種衰落信道， 當多徑分量出現大衰落時，信道發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生的錯誤或者分散錯誤的突發結構。 信道編碼主要有以下幾種形式：交織、分組碼、卷積碼、級聯碼和 Turbo 碼等。

（1）交織 ：相比于符號的持續時間來說 ，無線信道的變化過程則顯得有些緩慢， 當信道處于一個衰落深陷區時大約會持續 10～100ms，這種情況會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，碼的有效性會差很多。

（2）分組碼 ：分組碼主要是對數據源進行分組 ，然后對每一組數據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性。

（4）級聯碼：級聯碼是一種能夠將短分量碼構建成長碼的技術。 它是非二進制碼和二進制碼進行單級級聯的一種編碼形式。

（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。

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鍵技術，即自適應均衡技術和編碼技術。 并分別針對自適應均衡技術和編碼技術進行了詳細的介紹，其中自適應均衡技術解決了碼間的干擾問題，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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