無線傳輸系統抗多徑技術

田立芳,張紅民

（1.洪都航空工業集團，江西 南昌 330024；2.中航航空服務保障（天津）股份公司，天津 300301）

無線傳輸系統抗多徑技術

田立芳1,張紅民2

（1.洪都航空工業集團，江西 南昌 330024；2.中航航空服務保障（天津）股份公司，天津 300301）

在空空數據傳輸系統中，多徑干擾是一種典型干擾，使得數字信號傳輸會產生相當嚴重的后果。本文簡要介紹了空空數據傳輸過程中多徑干擾產生的原因及對無線通信的影響，提出了基于信道均衡的抗多徑干擾技術，并進行了仿真與分析，仿真結果表明，信道均衡技術能較好的抵抗多徑干擾。

空空數據傳輸;多徑干擾;信道均衡技術

0 引言

現代教練機系指主要用于培養、訓練、考核飛行員的專用飛機。目前，我國自主研發的初級教練機有CJ-5,CJ-6；中級教練機有TF-1、K8;高級教練機有TF-5、TF-6、TF-7、JL-9和L-15。其中，除CJ-6為低速教練機，K8、TF-5、TF-1為亞音速教練機外，其余全部為超音速教練機。高教機合理的銜接了我國基礎教練機和第三代戰斗機發展、訓練等特點，可承擔戰術訓練要求同時兼有一定的作戰能力。高教機主要組成有：綜合航電系統、武器外掛、雷達、通訊電臺、敵我識別器、高度表等。某空空傳輸系統是在飛行器之間進行雙向數字信息傳輸的通訊系統。然而在飛行器低高度飛行跟蹤過程中，由于電磁環境比較復雜，地面建筑物較多，受地面回波、導體反射等影響，會造成系統接收機接收的信號為多路合成信號，即所謂的多徑信號，此類問題被稱為機載設備終端低空自適應跟蹤過程的多徑效應問題，圖1為二徑信號示意，飛行器接收到的信號為直射信號與另一路反射信號的合成信號。此問題會對自適應低空跟蹤系統造成一定的影響，因此，在設計跟蹤系統前就必須考慮此問題。

圖1 飛行器跟蹤過程的多徑效應示意圖

1 多徑干擾對空空數據傳輸的影響

多徑干擾屬于乘性干擾，它的產生是由于無線電波在傳播過程中，遇到各種反射體 （如電離層、對流層、建筑物、高山等）引起反射、折射和散射，接收端受到直接路徑信號與這些反射信號之間的隨機信號疊加，導致信號衰落和失真甚至中斷而形成的干擾。由于對徑信號的頻率選擇性衰落和路徑引起的傳播時延，使信號產生嚴重的失真和波形展寬，并導致信息波形的重疊，使通信系統發生嚴重的誤碼[1]。

空空無線傳輸信道中存在多徑傳播，就每條路徑的信號而言，信號的衰落和時延都是隨機變化的，因此，多徑傳播后的接收信號將是衰落和時延都隨時間變化的各個路徑的信號合成。從波形上看，多徑傳播的結果是載波信號變成包絡和相位受到調制的窄帶信號，這樣的信號，通常稱之為衰落信號，從頻譜上看，多徑傳播引起了頻率彌散，即由單個頻率變成了一個窄帶頻譜。

2 信道均衡抗多徑干擾技術的應用

為了提高無線傳輸通信的質量，系統設計時應針對無線傳播媒介的特點，采用各種抗衰落和抗干擾措施，以減輕無線信道中所引入的干擾對通信的影響，通常采取的措施有擴頻技術、信道編碼技術及信道均衡技術等[2]，數字傳輸系統應具有大數據量的實時處理能力，為了解決多徑干擾帶來的問題，滿足無線通信的實時性、高效性、可靠性等要求，采用了信道均衡技術，即利用DSP技術進行高速實時數據處理。

2.1 信道均衡器原理

均衡器是一種抗頻率選擇性衰落常用的技術，其主要思想是建立信道逆濾波器，以補償信道不良特性對信號造成的影響[3]。經二徑信道接收信號為：

其中，f(t)是接收到的直射路徑信號，αf(t-τ)是接收到的有時延反射信號，α是反射路徑的反射系數。

對接收信號傅式變換：

變換到時域上可以得到

該信道逆濾波器的結構如圖2所示。

圖2 均衡器結構示意圖

2.2 信道均衡器仿真與分析

針對所設計的均衡器，以二徑信道為例，設其中主徑信號為雙極性隨機信號，二徑信號由主徑信號延時和衰減一定量生成，兩徑信號相加作為多徑生成信號，對通信鏈路的參數（包括反射系數、多徑時延、均衡階數等）進行設置，通過觀察信號眼圖驗證信道加入均衡后的鏈路抗多徑效果（如圖3）。

從以上仿真結果可看出：

1）信道均衡能減小多徑信號對主徑信號的影響。

2）均衡階數越高，均衡效果越好，不過，均衡階數越高，處理所需要的時間越長，所占用的芯片資源越大，因此在實際應用中，由于系統響應時間和芯片資源的限制，通常要在均衡效果、均衡時間及芯片資源之間進行折中。

3）反射系數越高，信號受多徑影響越嚴重，相同均衡階數下的均衡效果越差。

4）多徑時延的不同對多徑信號的從仿真結果不能找到不同多徑時延下均衡效果的變化規律,能證明多徑時延對均衡效果產生影響。

圖3 二徑信道均衡前后的信號眼圖

3 結論

在空空數據傳輸系統的工作環境中，多徑是不可避免的自然干擾，因此，抗多徑技術是應該重點考慮的技術。信道均衡技術是通過分析信道特征，然后，根據特征來進行多徑抵消。該技術可有效避免飛行器跟蹤過程中的多徑問題。

[1]王元坤.電波傳播概論[M].北京.國防工業出版社,1994.

[2]張賢達.現代信號處理[M].北京:清華大學出版社,1995.

[3]姚慶棟.陳瑤琴.視距微波信道多徑模型與碼間干擾消除方法[J]通信學報.1985(6).

>>>作者簡介

田立芳，女，1974年5月生，2007年畢業于太原理工大學，碩士，工程師，現從事圖像傳輸設計工作。

張紅民，男，1972年5月生，1997年畢業于哈爾濱理工大學，高級工程師，現從事飛機質量售后服務工作。

Anti-multipath Jamming in Wireless Communication System

Tian Lifang1,Zhang Hongmin2
(1.Hongdu Aviation Industry Group,Jiangxi Nanchang 330024 2.AVIC Service&Support(Tianjin)Co.,Ltd,Tianjin 300301)

Multipath jamming is a typical jamming and seriously affects digital signal communication in air-air data communication system.The paper briefly introduces the cause of multipath jamming occurred in the process of airair data communication and its effect on wireless communication,finally puts forward anti-multipath jamming technology based on channel equilibrium.Simulation result indicates channel equalization technology can effectively counteract multipath jamming after conducting simulation and analysis.

air-air data communication;multipath jamming;channel equalization

2012-04-28）