本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于流星余跡通信的數(shù)據(jù)均衡方法。以解決現(xiàn)有聯(lián)合信道跟蹤與最大似然均衡方法在流星通信中難以實現(xiàn)的問題。其技術(shù)原理是：由信道參數(shù)的初估矢量，對接收到的基帶畸變信號進行均衡處理，輸出判決數(shù)據(jù)，以恢復(fù)出原始的發(fā)送信號。具體步驟為：根據(jù)信道參數(shù)的初估矢量＊↓［ｏ］和接收信號ｄ↓［ｋ］（ｋ＝１，２…），求出信道參數(shù)估計矢量＊（μ↓［ｋ］）；由該矢量算出接收信號所有狀態(tài)的路徑分支度量增量λ↓［Ｎ］（μ↓［ｋ］→μ↓［ｋ＋１］），進而求出各狀態(tài)的路徑分支度量Г（μ↓［ｋ＋１］），并找出具有最小分支度量的狀態(tài)μ↓［ｋ＋１］↑［ｍｉｎ］；根據(jù)路徑分支度量Г（μ↓［ｋ＋１］）和實時狀態(tài)刪移門限Ｔｈ↓［ｋ＋１］↑［ｍａｘ］對狀態(tài)進行刪移，然后對狀態(tài)μ↓［ｋ＋１］↑［ｍｉｎ］進行路徑回溯，輸出該時刻相應(yīng)的判決信號ｓ′↓［（ｋ＋１）－δ］。本發(fā)明專利技術(shù)降低了運算復(fù)雜度和存儲空間，實現(xiàn)了流星通信信號的快速處理和高質(zhì)量數(shù)據(jù)接收，可用于流星通信。（*該技術(shù)在2024年保護過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于通信
，特別是涉及一種，即基于自適應(yīng)狀態(tài)刪移的聯(lián)合信道跟蹤與最大似然均衡方法ASP。
技術(shù)介紹
流星余跡通信是一種具有很強的抗干擾能力和抵御外界環(huán)境變化能力的有效通信保障手段，是常規(guī)通信的必要補充。近年來，世界上許多國家都已經(jīng)擁有了自主的流星余跡通信設(shè)備和系統(tǒng)，美國、日本等還將流星通信系統(tǒng)裝備了國家部隊，并在此基礎(chǔ)上建立了流星余跡通信網(wǎng)絡(luò)。目前，我國也正在著手進行這方面的研究。流星余跡通信是一種突發(fā)通信(MBC)，它利用流星電離余跡對無線電波的反射和散射作用進行通信，是一種受到物理或電子干擾時的有效通信保障手段。當常規(guī)的通信方式受到諸如電子干擾、地震、海嘯及核爆炸等影響而失效時，流星余跡通信在這關(guān)鍵時刻就能發(fā)揮通信保障作用。流星余跡通信具有如下的突出特點1.保密性好，抗干擾能力強。這是由于流星余跡稍縱即逝，且對無線電電波反射具有明顯的方向性，不易遭敵方偵察、截獲和干擾，，而且流星不會被摧毀，核爆炸過后的剎那間便可恢復(fù)通信，電子干擾也難達到破壞的目的；2.傳輸距離遠，通信穩(wěn)定性好。利用普通的天線，通信距離可達2000余公里，且不會因時空、氣候等變化或受到高空電離層的騷擾而影響通信質(zhì)量；3.通信發(fā)射和維護費用低，地面的收發(fā)設(shè)備簡單，大大降低了通信成本。鑒于以上特點，流星余跡通信能夠成為其它通信的備用遠程通信手段，在應(yīng)急通信中具有特殊的重要地位。本專利技術(shù)就是在這樣的背景下，結(jié)合國家“十五”軍事預(yù)研背景項目《流星余跡通信自適應(yīng)數(shù)傳和組網(wǎng)協(xié)議以及專用天線技術(shù)》而產(chǎn)生的。流星余跡通信是一種特殊的通信方式，進入大氣層的流星數(shù)目與電子線密度成反比，所以可用的余跡絕大多數(shù)為欠密類。每一次流星通信的有效持續(xù)時間很短，約為幾十至幾百毫秒，因此流星通信的平均數(shù)據(jù)通過率很低(一般不超過幾十個比特/秒)。為了提高瞬時數(shù)據(jù)通過率，流星余跡通信系統(tǒng)需要采用自適應(yīng)變速率技術(shù)。考慮到降低收發(fā)信機的復(fù)雜度，通常保持不同速率信號的碼元寬度即信號帶寬相同，而改變系統(tǒng)的調(diào)制方式，即采用基于MPSK(M＝2，4…16)的自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)，調(diào)制方式從2PSK、QPSK到16QAM，數(shù)據(jù)傳輸速率從2kbps到64kbps自適應(yīng)變化，如圖1所示。流星余跡持續(xù)時間短，通常將傳輸數(shù)據(jù)劃分為許多個數(shù)據(jù)幀。在通信過程中，相鄰幀所用的流星余跡可能不同，所以以數(shù)據(jù)幀為單位進行自適應(yīng)編碼調(diào)制。相應(yīng)地，數(shù)據(jù)的傳輸和接收處理也以數(shù)據(jù)幀為單位。流星余跡通信的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中32位幀頭中包含了該幀所對應(yīng)的變速率調(diào)制方式信息，每幀包含的數(shù)據(jù)包數(shù)不盡相同，由自適應(yīng)編碼調(diào)制的具體調(diào)制方式?jīng)Q定。根據(jù)以上的流星余跡通信機制及幀結(jié)構(gòu)，基于自適應(yīng)編碼調(diào)制機制的流星余跡通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中接收機的數(shù)據(jù)處理運算主要由高速數(shù)字信號處理器(DSP)完成，自適應(yīng)變速率的控制在鏈路層的應(yīng)答階段完成。可以看出，流星余跡通信信號的傳輸過程為發(fā)送信號xk(k＝1，2…)首先經(jīng)過編碼成為sk(k＝1，2…)以增強抗干擾能力，然后進行串/并變換成為I路、Q路兩路信號，并根據(jù)星座映射成為基帶調(diào)制信號。已調(diào)信號通過升余弦濾波器進行波形形成，再經(jīng)過上變頻變換為射頻信號，通過天線發(fā)送至信道。傳輸信號經(jīng)過多徑效應(yīng)與噪聲的污染會產(chǎn)生信號畸變，所以在流星通信的接收端要對接收到的畸變信號進行均衡處理，恢復(fù)出原始的發(fā)送信號，具體的接收過程也可由圖3看出如圖所示，天線接收到的射頻信號經(jīng)過下變頻和濾波處理，得到畸變的基帶接收信號dk(k＝1，2…)，首先根據(jù)接收到的訓練序列，即傳輸幀頭估計出信道參數(shù)的初估矢量 然后利用初始信道參數(shù)估計矢量 啟動數(shù)據(jù)均衡模塊，對傳輸幀頭之后的有效信息數(shù)據(jù)進行均衡處理以恢復(fù)出原始的發(fā)送信號。均衡器輸出的判決數(shù)據(jù)為s′k(k＝1，2…)，經(jīng)過解碼后的最終輸出為x′k(k＝1，2…)。在準確估計信道參數(shù)的基礎(chǔ)上，若采用的均衡方法具有理想的性能，則均衡器輸出的判決數(shù)據(jù)s′k(k＝1，2…)應(yīng)等于sk(k＝1，2…)，相應(yīng)的解碼輸出x′k(k＝1，2…)也等于原始發(fā)送信號xk(k＝1，2…)，即可實現(xiàn)流星通信數(shù)據(jù)的可靠接收。由流星通信基本原理可以看出，數(shù)據(jù)均衡的性能直接決定著流星通信系統(tǒng)的性能。流星通信有效持續(xù)時間短，信道捕獲、同步及頻差校正所需數(shù)據(jù)開銷對有效載荷數(shù)據(jù)通過率影響很大。因此，研究處理速度快、符合流星余跡信道特性、適應(yīng)自適應(yīng)變速的流星余跡通信機制、運算和存儲開銷都小的數(shù)據(jù)均衡方法已成為流星通信中必須要解決的關(guān)鍵技術(shù)。本專利技術(shù)就是針對流星余跡通信條件下的數(shù)據(jù)均衡技術(shù)展開的。目前，現(xiàn)有的各類通用均衡技術(shù)分為線性均衡和非線性均衡兩類。線性均衡主要是指基于橫向濾波器結(jié)構(gòu)的線性均衡器；非線性均衡主要包括判決反饋均衡(DFE)、自適應(yīng)均衡和最大似然均衡。對于線性均衡而言，基于橫向濾波器結(jié)構(gòu)的線性均衡器結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，但卻無法抵消嚴重的信道畸變，達不到系統(tǒng)性能要求。在非線性均衡中，也存在諸多問題。例如①判決反饋均衡(DFE)通過從當前估計值中消除已判決信號引起的那部分符號間干擾，達到較好的均衡效果，但由于均衡器系數(shù)的更新取決于自適應(yīng)算法的調(diào)整，因此無法跟蹤流星信道的快速變化，甚至出現(xiàn)系數(shù)的不收斂情況，參見美國John G Prokies.《Digital Communication》.BeijingPublishing House of Electronics Industry，1998及王軍鋒，張彬，宋國鄉(xiāng)《基于小波變換的非線性信道判決反饋均衡算法》系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2002年12期等。②自適應(yīng)均衡利用自適應(yīng)濾波器的逆模擬原理，抵消多徑信道產(chǎn)生的碼間干擾，其收斂速度慢，且自適應(yīng)算法的工作前提是信道參數(shù)統(tǒng)計特性不變。在流星通信環(huán)境下，信道特性的突變使信號具有非平穩(wěn)性，其跟蹤和收斂能力無從適應(yīng)，無法達到流星通信系統(tǒng)的性能要求，參見美國Simon Haykin.Adaptive Filter Theory(FourthEdition).BeijingPublishing House of Electronics Industry，2002.及徐明遠，林華芳，邱恭安《基于LMS算法的自適應(yīng)均衡系統(tǒng)的仿真研究》系統(tǒng)仿真學報，2003年02期等。③基于維特比算法的最大似然均衡(MLSE)雖然具有好的接收性能，但由于前端的信道估計引入了判決延遲且計算復(fù)雜度大，因此，也無法滿足流星通信的實時信號處理要求，參見美國John G Prokies.《Digital Communication》.BeijingPublishing House of Electronics Industry，1998及宋梁，胡波，凌燮亭《基于快衰落信道的一種新型自適應(yīng)MLSE接收器》電子學報，2002，30(5)723-726。但在最大似然均衡基礎(chǔ)上，基于逐幸存路徑處理的聯(lián)合信道跟蹤與最大似然均衡方法(PSP)，將實時的信道跟蹤引入到維特比算法(VA)的幸存路徑處理中，克服了傳統(tǒng)最大似然均衡的判決延遲問題，具有理論上最優(yōu)的接收性能，參見意大利Riccardo Raheli，Andreas Polydoros，Ching-Kae Tzou.Per-survivor processingA ge本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于流星余跡通信的數(shù)據(jù)均衡方法ＡＳＰ，按如下步驟進行：①由信道參數(shù)的初估矢量＊↓［０］和接收信號ｄ↓［ｋ］（ｋ＝１，２…），在每一個ｋ時刻，采用自適應(yīng)ＲＬＳ方法對接收信號序列｛ｄ↓［ｋ］，ｄ↓［ｋ－１］…ｄ↓［ｋ－（Ｌ－１）］｝ 所有可能狀態(tài)μ↓［ｋ］的信道參數(shù)矢量進行估計，得到ｋ時刻相應(yīng)的信道參數(shù)估計矢量＊（μ↓［ｋ］），其中Ｌ為流星信道長度；②由得到的ｋ時刻相應(yīng)的信道參數(shù)估計矢量＊（μ↓［ｋ］），通過公式λ（μ↓［ｋ］→μ↓［ｋ＋１］）＝｜ｄ↓［ｋ＋１］ －＊（μ↓［ｋ］）Ｓ′↑［Ｔ］（μ↓［ｋ＋１］）｜↑［２］計算出接收信號在ｋ時刻到ｋ＋１時刻從所有可能狀態(tài)μ↓［ｋ］轉(zhuǎn)移到狀態(tài)μ↓［ｋ＋１］的路徑分支度量增量λ（μ↓［ｋ］→μ↓［ｋ＋１］），式中：符號（.）↑［Ｔ］代表轉(zhuǎn)置運算，Ｓ′（μ↓［ｋ＋１］）代表接收信號所有可能狀態(tài)μ↓［ｋ＋１］直接映射的Ｌ個信息碼元的判決序列｛ｓ′↓［ｋ＋１－（Ｌ－１）］…ｓ′↓［ｋ］，ｓ′↓［ｋ＋１］｝；③由得到的路徑分支度量增量λ（μ↓［ｋ］→μ↓［ｋ＋１］），在已有ｋ時刻接收信號所有 可能狀態(tài)μ↓［ｋ］的路徑分支度量Г（μ↓［ｋ］）的基礎(chǔ)上，利用公式Г（μ↓［ｋ＋１］）＝＊［Г（μ↓［ｋ］）＋λ（μ↓［ｋ］→μ↓［ｋ＋１］）］求出ｋ＋１時刻接收信號序列｛ｄ↓［ｋ＋１］，ｄ↓［ｋ］…ｄ↓［ｋ－（Ｌ－２）］｝所有可能狀態(tài)μ↓［ｋ＋１］的路徑分支度量Г（μ↓［ｋ＋１］）；④通過下式計算出ｋ＋１時刻的實時狀態(tài)刪移門限Ｔｈ↓［ｋ＋１］↑［ｍａｘ］，Ｔｈ↓［ｋ＋１］↑［ｍａｘ］≈Ｃ↓［１］↑［２］Ｎ↓［０］.ｅ↑［－（ｋ＋１）Ｔ↓［ｓ］］／τ其 中，Ｔ↓［ｓ］為碼元寬度；Ｎ↓［０］為高斯白噪聲的功率譜密度，τ為流星余跡的衰減系數(shù)；Ｃ↓［１］是流星通信的鏈路常數(shù)，它與通信系統(tǒng)設(shè)定的正確狀態(tài)刪移概率Ｐ↓［ｃ］↑［ｒ］有以下關(guān)系式，Ｐ↓［ｃ］↑［ｒ］＝１／２ｅｒｆｃ（Ｃ↓［１］） 式中ｅｒｆｃ（.）為補誤差函數(shù)，因此Ｃ↓［１］可由Ｐ↓［ｃ］↑［ｒ］通過查補誤差函數(shù)表而得到；⑤由步驟③得到的路徑分支度量Г（μ↓［ｋ＋１］），找出ｋ＋１時刻具有最小路徑分支度量Г（μ↓［ｋ＋１］）的狀態(tài)μ↓［ｋ＋１］↑［ｍ ｉｎ］，再由步驟④得到的實時狀態(tài)刪移門限Ｔｈ↓［ｋ＋１］↑［ｍａｘ］，將分支度量大于Г（μ↓［ｋ＋１］↑［ｍｉｎ］）與門限Ｔｈ↓［...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李贊，金力軍，蔡覺平，常義林，
申請(專利權(quán))人：西安電子科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：87[中國|西安]
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。