高频电子远程通信系统的优化设计与实现
王列峰
摘 要： 针对高频电子远程通信系统失真较大，通信误码率较高的问题，提出基于波特间隔均衡设计的高频电子远程通信系统优化设计方法。首先构建高频电子远程通信系统的信道模型和高频电子信号传输模型；然后采用波特间隔均衡技术进行信道均衡设计；最后进行系统调试和仿真实验，仿真结果表明，该系统的高频电子远程通信的误码率低，信道均衡性能好，系统稳定性高。
关键词： 高频电子远程通信； 信道均衡； 系统设计； 信道模型构建
中图分类号： TN921?34； TP399 文献标识码： A 文章编号： 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
高频电子远程通信是利用高频信号在时间、频率、空间上的带宽特性进行远程信号调制与传输，以实现高速率、大容量和高可靠性的高频电子远程通信，在雷达通信、对潜通信、长波通信和北斗卫星导航等领域都具有广泛的应用价值[1]。
高频电子远程通信系统受到强多径特性和严重码间干扰的影响，导致信号传输误码率高，信道均衡性能差，为此，需要进行高频电子远程通信系统的优化设计。传统方法对高频电子远程通信系统的优化主要从降低码元的传输失真率和误码率方向入手，通过信道均衡设计和空间波束调制来提高通信系统的稳定性，且取得了一定的研究成果[2?3]，如文献[4]采用基于编码及调制的扩频码序列高频电子远程通信技术，采用码间干扰抑制方法进行高频电子远程通信信道均衡设计，提高了通信的空间增益，但是该通信系统设计方法具有较大的时滞，系统的稳定性不好。文献[5]提出基于MIMO垂直线列阵空间波束形成的高频电子远程通信系统设计方法，降低了通信传输的信道失真，提高了系统的稳健性，但是该通信系统存在通信误码率较高的问题。
针对当前高频电子远程通信系统存在的问题，提出基于波特间隔均衡设计的高频电子远程通信系统优化设计方法。结果表明，本文系统的高频电子远程通信的误码率低，信道均衡性能好，系统稳定性高。
1 高频电子远程通信信道模型
高频电子远程通信系统在通信信号接收端进行扩频调制，调制带宽超过无线信道带宽时，直接去除扩展信号的频谱，还原出原始的信息，实现信号远程传输，根据这一通信原理[6]，构建高频电子远程通信的系统结构，如图1所示。
为了消除通信系统的码间干扰，提高高频电子远程通信系统的可靠性和高效性，需要采集接收信号的波特率，对接收信号[r（t）]与探测信号[p（t）]作均衡化运算：
通过缩小采样间隔提高均衡性能，此时输出信号[r（t）]再与探测信号[p（t）]作卷积运算，提高采样间隔的均衡性能，此时输出结果[r（t）]波形近似于原信息波形[S（t）]。
4 实验与结果分析
采用Matlab 2014进行仿真实验，高频电子远程通信的通信协议采用IEEE 802.11协议，高频电子远程通信的码元辐射半径[r=]270 m，码元速率为1 kBaud，高频电子载波频率为3 kHz，同频电子干扰假设为一组线性调频信号干扰，前馈滤波器阶数为24，反馈均衡器的阶数为3，信噪比为-10～0 dB，分别在[13]和[23]码元处进行抽样，同频电子干扰半径是550 m，信道传输的阈值[10]为0～50 m/s。
采用波特间隔均衡技术设计信道均衡，经过多径信道均衡处理后输出高频电子远程通信的本地载波和调制波信号如图3所示。从图3可知，本文方法的高频电子远程通信系统信道十分均衡，提高了信号的通信传输能力，信号经过多径信道后具有良好的均衡性。
为了验证本文方法的优越性，与传统方法对比实验，误码率对比结果如图4所示。从图4得知，本文方法的高频电子远程通信误码率远远小于传统方法，提高了通信系统的稳定性能和通信传输的准确性能。
5 结 语
针对传统高频电子远程通信系统失真大，通信误码率高的缺陷，为了改善高频电子远程通信系统的性能，提出基于波特间隔均衡的高频电子远程通信系统的优化设计方法，实验结果表明，本文系统的高频电子远程通信误码率低，信道均衡性能好，系统稳定性高，具有更好的实际应用价值。
参考文献
[1] 邸珩烨.基于多径码间干扰滤波的短波通信優化[J].物联网技术，2015，5（10）：47?48.
[2] 吕富勇，周瑞卿，阮世阳，等.高频磁场检测中采样保持器的设计及其性能分析[J].电子测量技术，2015，38（8）：13?16.
[3] 郭静波，谭博，蔡雄.基于反相双峰指数模型的微弱瞬态极低频信号的估计与检测[J].仪器仪表学报，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] 张曦文，赵尚弘，李勇军，等.基于空分复用的多信道机间紫外光通信定向MAC协议[J].激光技术，2016，40（3）：451?455.
[8] 程艳合，杨文革.压缩域直扩测控通信信号伪码跟踪方法研究[J].电子与信息学报，2015，37（8）：2028?2032.
[9] 武思军，张锦中，张署.阵列波束的零陷加宽算法研究[J].哈尔滨工程大学学报，2004，25（5）：658?661.
[10] 梁国龙，韩博，范展.近场自适应波束形成的零陷展宽方法[J].华中科技大学学报（自然科学版），2013，41（8）：34?39.
摘 要： 针对高频电子远程通信系统失真较大，通信误码率较高的问题，提出基于波特间隔均衡设计的高频电子远程通信系统优化设计方法。首先构建高频电子远程通信系统的信道模型和高频电子信号传输模型；然后采用波特间隔均衡技术进行信道均衡设计；最后进行系统调试和仿真实验，仿真结果表明，该系统的高频电子远程通信的误码率低，信道均衡性能好，系统稳定性高。
关键词： 高频电子远程通信； 信道均衡； 系统设计； 信道模型构建
中图分类号： TN921?34； TP399 文献标识码： A 文章编号： 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
高频电子远程通信是利用高频信号在时间、频率、空间上的带宽特性进行远程信号调制与传输，以实现高速率、大容量和高可靠性的高频电子远程通信，在雷达通信、对潜通信、长波通信和北斗卫星导航等领域都具有广泛的应用价值[1]。
高频电子远程通信系统受到强多径特性和严重码间干扰的影响，导致信号传输误码率高，信道均衡性能差，为此，需要进行高频电子远程通信系统的优化设计。传统方法对高频电子远程通信系统的优化主要从降低码元的传输失真率和误码率方向入手，通过信道均衡设计和空间波束调制来提高通信系统的稳定性，且取得了一定的研究成果[2?3]，如文献[4]采用基于编码及调制的扩频码序列高频电子远程通信技术，采用码间干扰抑制方法进行高频电子远程通信信道均衡设计，提高了通信的空间增益，但是该通信系统设计方法具有较大的时滞，系统的稳定性不好。文献[5]提出基于MIMO垂直线列阵空间波束形成的高频电子远程通信系统设计方法，降低了通信传输的信道失真，提高了系统的稳健性，但是该通信系统存在通信误码率较高的问题。
针对当前高频电子远程通信系统存在的问题，提出基于波特间隔均衡设计的高频电子远程通信系统优化设计方法。结果表明，本文系统的高频电子远程通信的误码率低，信道均衡性能好，系统稳定性高。
1 高频电子远程通信信道模型
高频电子远程通信系统在通信信号接收端进行扩频调制，调制带宽超过无线信道带宽时，直接去除扩展信号的频谱，还原出原始的信息，实现信号远程传输，根据这一通信原理[6]，构建高频电子远程通信的系统结构，如图1所示。
为了消除通信系统的码间干扰，提高高频电子远程通信系统的可靠性和高效性，需要采集接收信号的波特率，对接收信号[r（t）]与探测信号[p（t）]作均衡化运算：
通过缩小采样间隔提高均衡性能，此时输出信号[r（t）]再与探测信号[p（t）]作卷积运算，提高采样间隔的均衡性能，此时输出结果[r（t）]波形近似于原信息波形[S（t）]。
4 实验与结果分析
采用Matlab 2014进行仿真实验，高频电子远程通信的通信协议采用IEEE 802.11协议，高频电子远程通信的码元辐射半径[r=]270 m，码元速率为1 kBaud，高频电子载波频率为3 kHz，同频电子干扰假设为一组线性调频信号干扰，前馈滤波器阶数为24，反馈均衡器的阶数为3，信噪比为-10～0 dB，分别在[13]和[23]码元处进行抽样，同频电子干扰半径是550 m，信道传输的阈值[10]为0～50 m/s。
采用波特间隔均衡技术设计信道均衡，经过多径信道均衡处理后输出高频电子远程通信的本地载波和调制波信号如图3所示。从图3可知，本文方法的高频电子远程通信系统信道十分均衡，提高了信号的通信传输能力，信号经过多径信道后具有良好的均衡性。
为了验证本文方法的优越性，与传统方法对比实验，误码率对比结果如图4所示。从图4得知，本文方法的高频电子远程通信误码率远远小于传统方法，提高了通信系统的稳定性能和通信传输的准确性能。
5 结 语
针对传统高频电子远程通信系统失真大，通信误码率高的缺陷，为了改善高频电子远程通信系统的性能，提出基于波特间隔均衡的高频电子远程通信系统的优化设计方法，实验结果表明，本文系统的高频电子远程通信误码率低，信道均衡性能好，系统稳定性高，具有更好的实际应用价值。
参考文献
[1] 邸珩烨.基于多径码间干扰滤波的短波通信優化[J].物联网技术，2015，5（10）：47?48.
[2] 吕富勇，周瑞卿，阮世阳，等.高频磁场检测中采样保持器的设计及其性能分析[J].电子测量技术，2015，38（8）：13?16.
[3] 郭静波，谭博，蔡雄.基于反相双峰指数模型的微弱瞬态极低频信号的估计与检测[J].仪器仪表学报，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] 张曦文，赵尚弘，李勇军，等.基于空分复用的多信道机间紫外光通信定向MAC协议[J].激光技术，2016，40（3）：451?455.
[8] 程艳合，杨文革.压缩域直扩测控通信信号伪码跟踪方法研究[J].电子与信息学报，2015，37（8）：2028?2032.
[9] 武思军，张锦中，张署.阵列波束的零陷加宽算法研究[J].哈尔滨工程大学学报，2004，25（5）：658?661.
[10] 梁国龙，韩博，范展.近场自适应波束形成的零陷展宽方法[J].华中科技大学学报（自然科学版），2013，41（8）：34?39.
