超短波跳頻通信系統(tǒng)的信道均衡技術(shù)研究

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　　超短波跳頻通信系統(tǒng)的信道均衡技術(shù)研究針對超短波跳頻通信而言，要想提高通信系統(tǒng)的安全性，將跳頻方式進行通信這種方式的利用是一種有效的方法。本文主要對超短波跳頻通信系統(tǒng)以及超短波跳頻通信系統(tǒng)的信道均衡技術(shù)進行了分析。關(guān)鍵詞：超短波跳頻；通信系統(tǒng)；信道均衡技術(shù)1.超短波跳頻通信系統(tǒng)　　跳頻通信是用二進制偽隨機碼序列去離散地控制射頻載波震蕩器的輸出頻率，使發(fā)射信號的頻率隨偽隨機碼得變化而跳變。跳頻通信系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。 　　跳頻通信系統(tǒng)主要分為兩個部分，一個是產(chǎn)生器，它是由偽隨機碼產(chǎn)生，另一個是合成器，它是由頻率合成。在跳頻通信系統(tǒng)中，頻率合成器是非常關(guān)鍵的。在一個預(yù)定的頻率集內(nèi)，跳頻通信系統(tǒng)發(fā)射機通過偽隨機碼序列對頻率合成器的控制，使其發(fā)射頻率能夠隨機地由一個跳到另一個。按照同樣的順序，收信機中的頻率合成器進行跳變，產(chǎn)生一個本振頻率，而這個本振頻率也只與發(fā)射頻率相差一個中頻，本振頻率經(jīng)過混頻后將會產(chǎn)生一個中頻信號，這個中頻信號的頻率是固定的，其最后送到解調(diào)器解調(diào)，將傳輸?shù)男畔⑦M行恢復(fù)。 　　與常規(guī)通信系統(tǒng)相比，跳頻通信系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：（1）抗干擾能力強。跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾能力較強，但是這些抗干擾能力不是在什么情況下都具有，其是有一定條件限制的。（2）保密性強。超短波跳頻通信系統(tǒng)一個顯著特征就是其載波能夠快速跳變，正是由于這一特征的存在，敵方要想截獲信息就變得沒有那么容易了。如果有一部分載波頻率被截獲，但是由于跳頻圖案的自身特性（偽隨機性），敵方要想預(yù)測跳頻系統(tǒng)要跳到哪里是非常困難的，因此，跳頻通信系統(tǒng)具有很強的保密性，也就是說具有很強的安全性。（3）抗衰落能力。如果衰落信道的相關(guān)帶寬較小，其小于跳變的頻率間隔，并且跳頻的駐留時間較短，那么抗衰落能力就會在跳頻通信系統(tǒng)中充分體現(xiàn)出來。跳頻抗衰落的原理如下：如果具有足夠大的相鄰跳變頻差，而產(chǎn)生頻率選擇性衰落也比較特殊，是一種窄帶現(xiàn)象，那么在同一時間內(nèi)，頻差大的頻率產(chǎn)生較小的衰落概率，頻率如果跳變到其他頻率時，那么通信仍然可以繼續(xù)進行。（4）抗多徑的能力。假設(shè)到達接收機的信號有兩條路徑，一條是直射波，另一條是反射波，兩者有共同的特性，即時延差，當折射波到達接收機時，如果接收機的頻率已經(jīng)跳到別的頻率上，那么后到的折射波就不會被干擾了，因此實現(xiàn)了抗多徑功能。2.超短波跳頻通信系統(tǒng)的信道均衡技術(shù)2.1無線信道　　針對超短波通信而言，它并不是有線通信方式，相反是一種無線通信方式，但是正是由于其是一種無線通信方式使其在一定程度上對信道均衡方式的選擇受到了影響。在移動通信中，超短波通信的發(fā)射機和接收機之間具有非常復(fù)雜的信號傳播關(guān)系，從簡單的視距傳播向著復(fù)雜的障礙物傳播，傳播環(huán)境就是所有因素總和。一般而言，有三個因素會對信號強度的變化產(chǎn)生影響，這三個因素分別為：（1）路徑傳播衰落。這一因素就是指在空間傳播中電磁波隨著傳播距離的變化造成的強度變化，與圖2中的直線相對應(yīng)；（2）大尺度衰落。一般情況下，多徑數(shù)量和強度變化時常發(fā)生，并且造成這一變化的原因主要是由于地理環(huán)境的變化而造成的，與此同時，信號強度較長周期也產(chǎn)生了變化。由于大尺度衰落的影響，隨著傳播距離的增加，信號功率會不斷減小，并且大尺度衰落會限制符號速率和傳播范圍；（3）小尺度衰落。決定這一因素的事物有很多，如多徑復(fù)雜程度、移動臺速度、接收機周圍物體的運動速度以及信號帶寬。 　　在無線信道中，在經(jīng)過短時間傳播后，小尺度衰落的快速衰落會在很大程度上影響移動系統(tǒng)。當存在小尺度衰落時，大尺度衰落可以不用考慮。在無線信道中，影響小尺度衰落的物理因素有很多，如多徑傳播、信號的傳輸帶寬、環(huán)境物體的運動速度以及收發(fā)設(shè)備的運動速度。2.2信道均衡技術(shù)　　在超短波無線移動通信中，小尺度衰落不斷對信道傳播產(chǎn)生影響，并且此影響是非常重要的。其中造成衰落的主要原因就是多徑傳播和移動臺的相對運動。正是由于多徑傳播的存在，基帶信道到達接收機的時間受到了較大的影響，使其不斷延長，這也就是所謂的時延擴展，進而，由于時延擴展的發(fā)生，導(dǎo)致使碼間干擾產(chǎn)生；而多普勒頻移的產(chǎn)生則主要是由于移動臺之間的相對運動而形成的。信道均衡是對抗上述衰落的關(guān)鍵技術(shù)。目前比較成熟的技術(shù)主要有判決反饋均衡(DFE)、極大似然序列估計(MSLE)、最大后驗概率算法(MAP)。其中被認為具有幾乎最佳的性能的就是MLSE和MAP，但是其在突發(fā)通信中的應(yīng)用由于復(fù)雜度和收斂速度而受到了限制。超短波跳頻通信模式下，每一次載頻改變后，需在很短的時間內(nèi)重新估計信道特性；同時由于多普勒頻移的存在，信道響應(yīng)具有時變特性，均衡也必須具有跟蹤信道變化的能力。接收信號以離散時間復(fù)信號序列的形式，可表示為： 式子（1）中，采樣定時用t0表示，初始相位用表示，載波頻偏用△f來表示，信道記憶長度用L表示，信息序列用{In}表示，n時刻時變信道沖擊響應(yīng)增益系數(shù)用{fi,n}表示，A(Multi-path)信道實測情況，時延擴展從1.83us一17.45us不等，由簡化的換算公式Bc≈1/5　　對應(yīng)相干時間　　......（3）　　通過上式可以看出，Tc>>Ts，Bs>>Bc，因此，在符號周期內(nèi)，信道沖擊響應(yīng)會有變化，但是變化較慢，屬于慢衰落。　　通過上述分析可知，在小尺度衰落中，本文中信號所經(jīng)歷的衰落類型主要為頻率選擇慢衰落。3.結(jié)語　　通過本文分析可以看出，在對無線信道分析的基礎(chǔ)上，造成信號產(chǎn)生頻率選擇性衰落和選擇性衰落的主要原因就是多徑時延和多普勒擴展。本文首先主要是對選擇性衰落的原因進行了分析，其次，本文還對一種基于訓(xùn)練序列的信道均衡進行了簡單的介紹，通過對其介紹可以看出信道均衡非常適合用于超短波跳頻通信模式，這主要是因為信道均衡可以快速準確地估計出時變頻率選擇性衰落信道特性。