田立芳,張紅民

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

無線傳輸系統(tǒng)抗多徑技術(shù)

田立芳1,張紅民2

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

在空空數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，多徑干擾是一種典型干擾，使得數(shù)字信號傳輸會產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的后果。本文簡要介紹了空空數(shù)據(jù)傳輸過程中多徑干擾產(chǎn)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(shù)，并進(jìn)行了仿真與分析，仿真結(jié)果表明，信道均衡技術(shù)能較好的抵抗多徑干擾。

空空數(shù)據(jù)傳輸;多徑干擾;信道均衡技術(shù)

0 引言

現(xiàn)代教練機(jī)系指主要用于培養(yǎng)、訓(xùn)練、考核飛行員的專用飛機(jī)。目前，我國自主研發(fā)的初級教練機(jī)有CJ-5,CJ-6；中級教練機(jī)有TF-1、K8;高級教練機(jī)有TF-5、TF-6、TF-7、JL-9和L-15。其中，除CJ-6為低速教練機(jī)，K8、TF-5、TF-1為亞音速教練機(jī)外，其余全部為超音速教練機(jī)。高教機(jī)合理的銜接了我國基礎(chǔ)教練機(jī)和第三代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展、訓(xùn)練等特點(diǎn)，可承擔(dān)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練要求同時(shí)兼有一定的作戰(zhàn)能力。高教機(jī)主要組成有：綜合航電系統(tǒng)、武器外掛、雷達(dá)、通訊電臺、敵我識別器、高度表等。某空空傳輸系統(tǒng)是在飛行器之間進(jìn)行雙向數(shù)字信息傳輸?shù)耐ㄓ嵪到y(tǒng)。然而在飛行器低高度飛行跟蹤過程中，由于電磁環(huán)境比較復(fù)雜，地面建筑物較多，受地面回波、導(dǎo)體反射等影響，會造成系統(tǒng)接收機(jī)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(jī)載設(shè)備終端低空自適應(yīng)跟蹤過程的多徑效應(yīng)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(yīng)低空跟蹤系統(tǒng)造成一定的影響，因此，在設(shè)計(jì)跟蹤系統(tǒng)前就必須考慮此問題。

圖1 飛行器跟蹤過程的多徑效應(yīng)示意圖

1 多徑干擾對空空數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?/h2>

多徑干擾屬于乘性干擾，它的產(chǎn)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(jī)信號疊加，導(dǎo)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(shí)延，使信號產(chǎn)生嚴(yán)重的失真和波形展寬，并導(dǎo)致信息波形的重疊，使通信系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)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(shí)延都是隨機(jī)變化的，因此，多徑傳播后的接收信號將是衰落和時(shí)延都隨時(shí)間變化的各個(gè)路徑的信號合成。從波形上看，多徑傳播的結(jié)果是載波信號變成包絡(luò)和相位受到調(diào)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(gè)頻率變成了一個(gè)窄帶頻譜。

2 信道均衡抗多徑干擾技術(shù)的應(yīng)用

為了提高無線傳輸通信的質(zhì)量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對無線傳播媒介的特點(diǎn)，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(kuò)頻技術(shù)、信道編碼技術(shù)及信道均衡技術(shù)等[2]，數(shù)字傳輸系統(tǒng)應(yīng)具有大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)性、高效性、可靠性等要求，采用了信道均衡技術(shù)，即利用DSP技術(shù)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)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(shù)，其主要思想是建立信道逆濾波器，以補(bǔ)償信道不良特性對信號造成的影響[3]。經(jīng)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(shí)延反射信號，α是反射路徑的反射系數(shù)。

對接收信號傅式變換：

變換到時(shí)域上可以得到

該信道逆濾波器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 均衡器結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 信道均衡器仿真與分析

針對所設(shè)計(jì)的均衡器，以二徑信道為例，設(shè)其中主徑信號為雙極性隨機(jī)信號，二徑信號由主徑信號延時(shí)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(shù)（包括反射系數(shù)、多徑時(shí)延、均衡階數(shù)等）進(jìn)行設(shè)置，通過觀察信號眼圖驗(yàn)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(jié)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(shù)越高，均衡效果越好，不過，均衡階數(shù)越高，處理所需要的時(shí)間越長，所占用的芯片資源越大，因此在實(shí)際應(yīng)用中，由于系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間和芯片資源的限制，通常要在均衡效果、均衡時(shí)間及芯片資源之間進(jìn)行折中。

3）反射系數(shù)越高，信號受多徑影響越嚴(yán)重，相同均衡階數(shù)下的均衡效果越差。

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

圖3 二徑信道均衡前后的信號眼圖

3 結(jié)論

在空空數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作環(huán)境中，多徑是不可避免的自然干擾，因此，抗多徑技術(shù)是應(yīng)該重點(diǎn)考慮的技術(shù)。信道均衡技術(shù)是通過分析信道特征，然后，根據(jù)特征來進(jìn)行多徑抵消。該技術(shù)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(yè)出版社,1994.

[2]張賢達(dá).現(xiàn)代信號處理[M].北京:清華大學(xué)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(xué)報(bào).1985(6).

>>>作者簡介

田立芳，女，1974年5月生，2007年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，碩士，工程師，現(xiàn)從事圖像傳輸設(shè)計(jì)工作。

張紅民，男，1972年5月生，1997年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)，高級工程師，現(xiàn)從事飛機(jī)質(zhì)量售后服務(wù)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）