激光传感器的舰船通信系统
激光传感器的舰船通信系统
作者:魏访;邹志革;
舰船通信是采用卫星通信方式实现远程数据传输信息传递方式,通过卫星载波信道实现声音、文字、数据、图像等信息的传输和接收控制。随着通信技术的快速发展,舰船通信的稳定性和保密性取得了较大的进步,但是由于舰船具有移动性和信道传输不稳定性,导致通信信道存在多径特征,容易产生通信失稳,需要进行舰船通信系统的优化设计,提高军用信息的准确传输能力[1]。研究舰船通信系统设计的基础在于信道均衡器设计,结合干扰滤波、自适应均衡控制以及接收机优化设计,实现舰船通信系统的优化设计。传统方法中,对舰船通信系统的均衡器设计主要采用分数间隔均衡方法,采用码元调制方法进行码间干扰抑制,取得了较好的通信保真效果,但是随着码间干扰强度的增大,信道的均衡性不好,对此,本文提出一种基于激光传感器量化融合跟踪和信道均衡控制的舰船通信系统设计方法,首先进行系统的总体设计,然后进行舰船通信系统的均衡算法设计和硬件系统开发设计,最后进行仿真测试,展示了本文方法在提高舰船通信保真性,降低输出误码方面的优越性能。
1舰船通信系统总体结构及信道模型构建
1.1舰船通信系统的结构模型
采用卫星通信信道作为载波信道,采用激光传感器进行通信信道的量化跟踪融合,建立激光传感网络模型,在随机相位集成的激光传感器WSN通信环境中,进行舰船通信组网设计,采用随机相位集成方法对舰船通信信号进行准确的接收和调制解调,在舰船通信的激光传感网络设计中,为了减少或消除各个通信信道子载波之间的干扰,维持激光传感网络输出通信信号的周期性与稳定性,还需要进行载波调制,采用IFFT变换进行舰船通信信号的时频分解[3],对通信信号分解结果进行符号拼接,提高通信信道的载波能力,在舰船通信信号的覆盖区域,采用D/A控制器进行信道均衡控制,采用波特间隔均衡和最小均方误差准则设计舰船通信信道的均衡模型,在信号的输出端,采用匹配滤波检测器进行舰船通信信号的滤波检测,在准线性区域内并由编码器将信息数字化处理后得到不同时延和幅度的多径信道特征满足。舰船卫星通信系统中,信道受到空变、时变等因素的影响,利用相邻的2组训练码对引起码间干扰的畸变信号参数进行插值拟合,最后对信号进行解调并输出保真的通信信号。
1.2舰船通信的多径信道模型
针对舰船通信系统的信道不均衡性,需要首先进行信道均衡设计,首先构建舰船通信信道模型,假设舰船通信系统的传感器基阵由激光传感器节点组成,激光传感器由N=2P个阵元构成,舰船通信网络的激光传感器节点分布的径向距离为d,舰船通信系统的信号接收模型。
2通信系统的均衡器设计及系统优化
2.1均衡器设计
采用激光传感器量化融合跟踪方法进行通信信道均衡设计,结合波特间隔均衡和最小均方误差准则进行舰船通信系统均衡器设计,根据舰船通信系统输入端信号xn和期望响应信号的dn的多普勒频移特性,进行信道时延扩展,得到信道均衡器的抽头输入。
2.2通信系统的接收机滤波模块设计
为了提高舰船通信系统的抗干扰能力,在信道均衡器的基础上,还需要进行接收机的滤波模块设计,采用FIR滤波进行通信抗干扰设计,根据滤波信号估计误差e(n)和滤波器的阶数因子(n)之间的匹配关系。
3仿真实验与性能分析
实验的仿真条件为:舰船通信的卫星调制信号采用BPSK信号,通信链路层的码元速率为12kBaud,波特间隔均衡采样频率是BPSK调制信号输出频率的10倍,自适应波特间隔均衡器的迭代步长均为0.01, 信号的采样带宽为24dB,根据上述仿真环境和参数设定,进行舰船通信仿真实验,舰船通信系统均衡输出的基带信号和标准基带信号。
采用本文方法进行舰船通信系统设计,信道的均衡性较好,输出信号的抗干扰能力较强,为了对比性能,采用本文方法和传统方法,测试舰船通信系统的输出误码率,分析得知,本文方法的输出误码较低,通信的保真性较好。
4结语
本文进行舰船通信系统的优化设计,提出基于激光传感器量化融合跟踪和信道均衡控制的舰船通信系统。进行了通信系统的均衡器设计、接收机设计和滤波模块设计,测试结果表明,采用本文方法进行舰船通信系统设计,提高了通信系统的信道均衡性,降低了输出误码率,性能总体较好。
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