分布式網(wǎng)絡(luò)中的通信信號(hào)檢測(cè)與接收技術(shù)研究

盧鑫 譚越洋 郭婷

摘? ?要：在一定程度上無(wú)線通信領(lǐng)域是存在比較復(fù)雜的嚴(yán)重信號(hào)干擾與信道失真噪聲，其也會(huì)影響到接收信號(hào)的整體質(zhì)量，從而成為限制信號(hào)接收整體性能指標(biāo)的問(wèn)題。最近幾年來(lái)我國(guó)所發(fā)展的通信信號(hào)處理技術(shù)也已經(jīng)解決了上述這些問(wèn)題并且也取得了一些研究成果，從而讓當(dāng)前現(xiàn)有的通信系統(tǒng)性能能夠有所提升。本文主要是通過(guò)分析分布式網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的通信信號(hào)檢測(cè)和接收技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的探討，予以有關(guān)單位參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：分布式網(wǎng)絡(luò)? 通信信號(hào)? 檢測(cè)接收技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN971? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（a）-0145-02

伴隨著我國(guó)電子技術(shù)的快速發(fā)展和人們對(duì)于信息傳輸?shù)囊蟛粩嗵嵘?，無(wú)線通信技術(shù)也得到了進(jìn)步。社會(huì)中的各種視頻、語(yǔ)音以及圖像數(shù)據(jù)等在內(nèi)的諸多種多媒體傳輸業(yè)務(wù)需求不斷增加，從而讓無(wú)線通信系統(tǒng)在這些數(shù)據(jù)中被應(yīng)用，這也豐富了人們的生活。面對(duì)無(wú)線通信信號(hào)的種類和復(fù)雜程度，為了能夠?qū)崿F(xiàn)電磁頻譜的監(jiān)測(cè)以及信號(hào)干擾識(shí)別，讓其能夠正常運(yùn)行，相關(guān)人員需要對(duì)無(wú)線通信信號(hào)進(jìn)行監(jiān)管和接收，基于此，本文是針對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)中的通信信號(hào)檢測(cè)與接收技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1? 分布式網(wǎng)絡(luò)中的通信信號(hào)檢測(cè)與接收技術(shù)實(shí)現(xiàn)需求分析

無(wú)線通信信號(hào)的盲接收又被稱為非合作接收，其主要是從第三方的角度，在先驗(yàn)信息缺少的條件下去針對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)接收和發(fā)送雙方的信號(hào)進(jìn)行截獲的詳細(xì)分析，并且還可以起到還原通信信息的作用。在一定程度上無(wú)線通信信號(hào)的盲接收通常是需要通過(guò)較多的處理流程才能夠去實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)的還原。在這些流程當(dāng)中，一方面需要去檢測(cè)出通信信號(hào)的頻率位置，伴隨著我國(guó)通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，相關(guān)研究人員為了提升頻譜資源的有效利用率，在通信系統(tǒng)的頻率池中的跨度是比較大的;另一個(gè)方面就是在多種通信信號(hào)分布的頻段中，去實(shí)現(xiàn)對(duì)通信信號(hào)的檢測(cè)，是需要在寬頻帶中進(jìn)行信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)的。所以寬帶頻譜檢測(cè)也是無(wú)線通信信號(hào)盲接收的主要問(wèn)題所在。最后就是無(wú)線通信信號(hào)盲接收在某種程度上是需要從分離的窄帶信號(hào)當(dāng)中去進(jìn)行具體信號(hào)數(shù)據(jù)的調(diào)制參數(shù)和類型，方式的自動(dòng)識(shí)別是無(wú)線通信頻譜管理等領(lǐng)域長(zhǎng)期研究的重點(diǎn)。

2? 合作信號(hào)處理技術(shù)

合作信號(hào)的處理是能夠充分應(yīng)用分布在不同空間和位置中的多接收節(jié)點(diǎn)所組成網(wǎng)絡(luò)，然后接收來(lái)自同一信號(hào)源的信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)節(jié)點(diǎn)的局部處理和節(jié)點(diǎn)之間的信息合作去達(dá)到全局處理的相關(guān)性能。因?yàn)椴煌墓?jié)點(diǎn)所位于的空間位置是有較大差別的，信道的傳播特性和接收信號(hào)的功率強(qiáng)度也有所不同，融合節(jié)點(diǎn)的處理結(jié)果和觀測(cè)信號(hào)是能夠獲得要比單一的節(jié)點(diǎn)接收性能好的作用，這樣的空間分集所帶來(lái)的信道性能的提升被稱為合作效益的增加。在多節(jié)點(diǎn)合作中，是需要相關(guān)人員考慮合作性能與合作的代價(jià)付出的。在一定程度上去根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，把多節(jié)點(diǎn)合作機(jī)制分為集中式的合作和分布式的合作，這兩者的區(qū)別是二者中是否存在融合中心。在某種意義上，集中式合作的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（如圖1所示）。在網(wǎng)絡(luò)模型中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)獲取到的觀測(cè)信號(hào)，是能夠把以前有的信號(hào)進(jìn)行局部的處理然后傳輸?shù)饺诤现行?，中心?huì)接收信號(hào)然后進(jìn)行處理，并將其全部返還回各節(jié)點(diǎn)中。集中式合作，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)要求具有簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的處理功能就行，融合中心能夠處理所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)，融合中心也要求具有大量的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能。集中式合作在融合中心下獲取了節(jié)點(diǎn)的全部觀測(cè)信號(hào)，是能夠讓整個(gè)系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化;但是集中式處理有下面幾個(gè)缺陷。

2.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

在集中式網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)和融合中心所建立起來(lái)的連接都是需要有特殊的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所支持的，在對(duì)于那些遠(yuǎn)離融合中心的節(jié)點(diǎn)，和其所建立連接的時(shí)間是需要通過(guò)融合中心的中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)接的，所以這種情況的出現(xiàn)也需要協(xié)議的支持，然后通過(guò)轉(zhuǎn)接進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)饺诤现行模窃诖诉^(guò)程中是不然會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲情況的。

2.2 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)健性不斷降低

在一定程度上，集中式的網(wǎng)絡(luò)是依賴融合中心的大數(shù)據(jù)的處理，若是融合中心也出現(xiàn)了相關(guān)的數(shù)據(jù)處理問(wèn)題，那么整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就不能正常地運(yùn)行。

2.3 通信資源的消耗和較大的能量消耗

在那些距離融合中心距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)向中心傳輸具體的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，也是需要消耗較大的輻射能量才能夠?qū)⑿畔?shù)據(jù)傳達(dá)到融合中心的。融合中心也必須要具有足夠的通信帶寬資源來(lái)保障整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的順暢運(yùn)行。

3? 分布式網(wǎng)絡(luò)帶寬多帶信號(hào)接收檢測(cè)技術(shù)分析

在一定程度上寬帶多帶信號(hào)主要說(shuō)的是在較寬的接收寬帶范圍之內(nèi)存在數(shù)量較多的窄帶信號(hào)，并且窄帶信號(hào)的頻譜之間有著較大的間隙，這些情況和整個(gè)接收帶寬相比較，全部的窄帶信號(hào)所占有的頻帶數(shù)量是非常少的，所以寬帶多帶信號(hào)也被稱之為稀疏信號(hào)。寬帶多帶信號(hào)的檢測(cè)是需要在寬頻帶上面檢測(cè)頻帶所存在的信號(hào)，通常所采用的方式就是加個(gè)寬頻帶將其分為多個(gè)窄帶通道，然后對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行檢測(cè)，這樣的方式會(huì)在某種程度上帶來(lái)較大的網(wǎng)絡(luò)延遲。還有就是可以使用多通道聯(lián)合多帶感知時(shí)間自適應(yīng)聯(lián)合的檢測(cè)方式去加快通道檢測(cè)器的感知時(shí)間，這些方式也都是需要大量的通道濾波器來(lái)進(jìn)行的。在單一的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)中，伴隨著壓縮感知技術(shù)的迅猛發(fā)展，相關(guān)研究學(xué)者將壓縮感知技術(shù)應(yīng)用在寬帶信號(hào)檢測(cè)接收技術(shù)中是能夠起到降低前端的采樣幾率的。

在單個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，基于多節(jié)點(diǎn)合作的寬帶多帶信號(hào)檢測(cè)是綜合考慮了怎樣通過(guò)合作方式去提升檢測(cè)的整體性能。但是在集中式合作檢測(cè)方式當(dāng)中，合作模式有并行的合作模型。因?yàn)榧惺饺诤鲜切枰诤献鞴?jié)點(diǎn)中讓其和融合中心出現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，特別是針對(duì)寬帶信號(hào)，其數(shù)據(jù)量是極為龐大的，這種情況的出現(xiàn)也會(huì)給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)較大的數(shù)據(jù)傳輸延遲。針對(duì)分布式的壓縮感知方式，其在節(jié)點(diǎn)中采用欠采樣的方式，在融合中心加入聯(lián)合的稀疏模型進(jìn)行重新構(gòu)建;這樣的方式能夠減少寬帶的多種數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量，在融合中心中也需要相關(guān)人力去利用節(jié)點(diǎn)的壓縮測(cè)量進(jìn)行稀疏結(jié)構(gòu)的重組，這種方式必須要讓融合中心具有較強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理性能。在比較下，分布式合作檢測(cè)因?yàn)檩^低的數(shù)據(jù)傳輸和對(duì)節(jié)點(diǎn)失效的頑健性，在各個(gè)節(jié)點(diǎn)合作信息交換過(guò)程中，有效地去選擇壓縮測(cè)量交換是能夠保持更好的數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性。

4? 結(jié)語(yǔ)

總之，無(wú)線通信信號(hào)盲接收在無(wú)線通信信號(hào)偵察領(lǐng)域中有著極為廣泛的應(yīng)用，其核心技術(shù)有寬帶多帶信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和調(diào)制識(shí)別等算法，對(duì)于無(wú)線通信信號(hào)的識(shí)別和接收在當(dāng)前的研究深入還是不夠。所以還需要相關(guān)人員從基于多節(jié)點(diǎn)合作信號(hào)處理技術(shù)方面進(jìn)行合作接收利用空間分集增益，去降低信道噪音檢測(cè)和信道的衰弱以及接收性能的提升;從而保障通信信號(hào)檢測(cè)和接收技術(shù)得到整體性的提高，為我國(guó)無(wú)線通信領(lǐng)域提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 吉萌，師進(jìn)，姜博.基于SDR的GSM-R網(wǎng)絡(luò)頻譜監(jiān)測(cè)接收機(jī)技術(shù)研究[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2018，15（8）：22-27.

[2] 朱唯唯.直擴(kuò)MSK信號(hào)全數(shù)字解擴(kuò)接收機(jī)研究[D].南京理工大學(xué)，2017.

[3] 蔡云.AIS信號(hào)接收解調(diào)算法研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京理工大學(xué)，2016.