軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法仿真研究

龍清 朱志國

摘 要：軍用無線電通信對通信質量和碼元的保真性要求較高，軍用無線電通信信道受到多徑向量的影響產生碼間干擾，需要進行碼間干擾抑制，降低通信誤碼率。傳統的碼間干擾抑制方法采用波特間隔信道均衡算法，當通信信道受到電磁擾動的強度較大時，信道均衡性和碼間干擾抑制能力不好。提出一種基于時間反轉鏡技術的軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法，首先構建了軍用無線電通信的信道模型，進行軍用無線電通信的信道多徑特性測量，采用自適應級聯濾波器進行干擾濾波，結合時間反轉鏡技術實現碼間干擾抑制算法改進。仿真結果表明，采用該算法進行軍用無線電通信的碼間干擾抑制，能有效提高通信傳輸的保真率，信道均衡性能較好，提高了通信輸出的信噪比，降低通信誤碼率，提高了通信質量。

關鍵詞：軍用無線電通信；碼間干擾抑制；濾波；時間反轉鏡技術

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A

Abstract： The military radio communication on the quality of communication and the symbol of fidelity requirements higher， military radio communication channel by the influence of multipath vector produced intersymbol interference， the need for intersymbol interference suppression and decrease the bit error rate of communication. The traditional inter symbol interference suppression method uses Potter interval channel equalization algorithm. When the communication channel is subjected to the intensity of electromagnetic disturbance， the ability of channel equalization and inter symbol interference suppression are not good. The paper presents the military radio communication intersymbol interference suppression algorithm based on time reversal mirror technology. Firstly， build military radio communication channel model， military radio communication channel multipath measurement， interference filter using cascaded adaptive filter， combined with time reversal mirror technology realizes the intersymbol interference suppression algorithm. The simulation results show that by using the algorithm of military radio communication intersymbol interference suppression， can effectively improve the fidelity of the transmission rate， achieve better channel equalization performance. Furtherly， the research can also improve the communication output signal-to-noise ratio， decrease the bit error rate of communication and improve the communication quality.

Key words： military radio communication； inter symbol interference suppression； filter； time reversal mirror technology

0 引言

隨著通信技術的不斷發展，通信的方式發生巨大的變化，通信主要分為長波通信、短波通信、有線通信、無線通信以及無線傳感器網絡通信等，通信成為信息傳輸和數據發送的主要方式。無線電通信是利用無線電波傳輸信息的通信方式，是將需要傳送的聲音、文字、數據、圖像等電信號調制在無線電波上經空間和地面傳至對方的通信方式，利用無線電磁波在空間傳輸信息。與有線電通信相比，無線通信不需要架設傳輸線路，不受通信距離限制，具體就是利用無線電波傳輸信息的通信方式即稱為無線電通信，基本上能夠傳輸聲音、文字、數據和圖像等。機動性好，建立迅速，因此，廣泛應用在軍事領域，但無線電通信受到電磁輻射干擾的強度較大，攻擊和入侵發生的頻度增加，且由于無線電通信信道具有多徑特征，導致通信傳輸質量不穩定，信號易受干擾或易被截獲，信息傳輸的保密性和保真性不好。需要研究軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法對提高無線電通信質量和安全性能具有重要意義。

無線電通信易受自然和信道干擾等因素影響，信息交互和傳輸的保密性差。而無線電通信是軍用通信的主要方式，研究無線電通信優化技術，無論在軍事衛星通信還是在民用的移動通信等領域都具有重要價值，為了優化軍用無線電通信信道，提高通信質量，通過碼間干擾抑制，減低通信誤碼率。傳統方法中，對軍用無線電通信的碼間干擾抑制方法主要有基于單周信道正負信號特征配準的復雜軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法、基于粒子群濾波的軍用無線電通信信道均衡和干擾抑制算法、基于時頻指向性分析的軍用無線電通信信道抑制算法等[1-3]。其中，文獻[4]提出一種基于PTS-Clipping算法的軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法，將軍用無線電通信系統的通信實信號分解為正信號和負信號，采用分段擬合的方式進行信道均衡設計和碼間干擾抑制，提高了輸出信噪比，但是傳統PTS-Clipping算法計算開銷較大，通信的實時性不好。文獻[5]提出一種基于匹配濾波檢測的無線電通信的碼間干擾抑制算法，進行信道模型構建，設計匹配濾波檢測器提高通信傳輸的保真率，但是該算法受到空間增益的影響較大；文獻[6]采用波特間隔信道均衡算法，當通信信道受到電磁擾動的強度較大時，信道均衡性和碼間干擾抑制能力不好。針對上述問題，本文提出一種基于時間反轉鏡技術的軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法，首先構建了軍用無線電通信的信道模型，進行軍用無線電通信的信道多徑特性測量，采用自適應級聯濾波器進行干擾濾波，結合時間反轉鏡技術實現碼間干擾抑制算法改進。最后通過仿真實驗進行了性能測試，得出有效性結論。

1 軍用無線電通信信道模型構建和信道多徑特性測量

1.1 軍用無線電通信信道模型構建

采用旁瓣波束形成算法，在接收端使用本地產生的副本信號和接收信號進行拷貝相關，進行信號功率放大，由此實現了軍用無線電通信信道模型構建和信道多徑特征測量，為進行信道均衡和碼間干擾抑制算法設計奠定基礎。

2 軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法改進設計與實現

2.1 問題描述及自適應級聯濾波設計

在實現了軍用無線電通信信道模型構建和信道多徑特性測量的基礎上，進行軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法改進設計，傳統的碼間干擾抑制方法采用波特間隔信道均衡算法，當通信信道受到電磁擾動的強度較大時，信道均衡性和碼間干擾抑制能力不好。為了克服傳統方法的弊端，本文提出一種基于時間反轉鏡技術的軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法，在構建了軍用無線電通信的信道多徑特性測量基礎上，采用自適應級聯濾波器進行干擾濾波，采用射線模型對軍用無線電通信信道中的電磁波信號進行能量聚焦，得到：

當 時，視為軍用無線電通信的干擾，當 時視為軍用無線電通信的補償信號，分析可見，通過軍用無線電通信非線性失真單周控制，采用分段線性化的方法，結合時間反轉鏡技術實現碼間干擾抑制算法改進。

3 仿真實驗與結果分析

為了測試本文算法在實現軍用無線電通信的碼間干擾抑制和通信質量改善中的性能，進行仿真實驗。采用100個接收陣元組成軍用無線電通信的陣列傳輸網絡，由于BPSK調制信號具有多徑時變寬帶特征，采用BPSK調制信號作為軍用無線電通信系統的仿真信號，軍用無線電通信中碼元速率為1kBaud，碼元之間的空間距離為20～29m，陣元間距為1m，通信載波頻率為3kHz，，通信距離為2km，發射陣元首先發射 ，等待時間 ，子載波數分別為12和46，軍用無線電通信信號空間采用間隔采用4倍過采樣，根據上述仿真環境和參數設定，進行軍用無線電通信的碼間干擾抑制和信號傳輸仿真，首先給出傳輸信號模型如圖3所示。

4 結束語

本文研究了軍用無線電通信優化問題。軍用無線電通信對通信質量和碼元的保真性要求較高，軍用無線電通信信道受到多徑向量的影響產生碼間干擾，需要進行碼間干擾抑制，降低通信誤碼率。本文提出一種基于時間反轉鏡技術的軍用無線電通信的碼間干擾抑制算法，首先構建了軍用無線電通信的信道模型，進行軍用無線電通信的信道多徑特性測量，采用自適應級聯濾波器進行干擾濾波，結合時間反轉鏡技術實現碼間干擾抑制算法改進。仿真結果表明，采用該算法進行軍用無線電通信的碼間干擾抑制，能有效提高通信傳輸的保真率，信道均衡性能較好，提高了通信輸出的信噪比，降低通信誤碼率，提高了通信質量，展示了較高的應用價值。

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