我國(guó)海岸線漫長(zhǎng)，島嶼資源眾多，在信息保障方面，艦船主要依靠衛(wèi)星、短波等方式與大陸進(jìn)行信息交互，其中短波通信效果差，易受干擾，數(shù)據(jù)傳輸可靠性差，而衛(wèi)星信道資源有限，租用費(fèi)用昂貴，信息易被偵聽和干擾，存在潛在的威脅。接下來小編簡(jiǎn)單介紹一篇通信論文。

　　【摘要】本文在介紹岸艦通信現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了岸艦散射通信的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，介紹了岸艦散射通信的幾種關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合UHF頻段岸艦散射通信試驗(yàn)，提出了未來岸艦散射通信技術(shù)發(fā)展的建議。

　　【關(guān)鍵詞】岸艦;散射通信;天線跟蹤;自適應(yīng)均衡;多重分集

　　1引言

　　散射通信是一種大容量、低時(shí)延、全雙工、全天候、抗干擾、抗截獲能力強(qiáng)的超視距通信方式，將其作為艦船與大陸之間信息傳輸手段，建立一個(gè)陸海之間高安全、大容量的散射通信網(wǎng)，將大大提高岸艦通信的可靠性和安全性。

　　2岸艦散射通信

　　散射通信是利用對(duì)流層中由于大氣的不均勻性引起的對(duì)短波和超短波進(jìn)行的散射和反射現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)的一種超視距通信方式。岸艦散射通信即是利用散射通信方式實(shí)現(xiàn)艦船和岸基指揮所之間的雙向信息傳輸。岸艦散射通信單跳可實(shí)現(xiàn)從100~600km的通信距離，傳輸速率可滿足從1024kbps到32kbps的不同通信需求。由于其特有的電波傳播方式，岸艦散射通信具有較強(qiáng)的抗干擾、抗偵收和抗核爆的能力，是一種重要的保底通信手段�，F(xiàn)有散射通信設(shè)備多工作于C波段，天線配置為拋物面型柵格天線，其半功率波束角小，將其用于岸艦通信將極大地限制使用條件，而且對(duì)艦載天線伺服系統(tǒng)的要求較高。在C波段散射通信設(shè)備的基礎(chǔ)上，本文提出了一種UHF頻段的散射通信系統(tǒng)方案，天線配置為對(duì)周天線，可實(shí)現(xiàn)岸艦150km以上的有效可靠通信。

　　3UHF岸艦散射通信關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1天線自動(dòng)跟蹤和斷鏈重建技術(shù)

　　岸艦散射通信首要任務(wù)是保障艦船在行進(jìn)過程中不間斷的信息傳輸。由于岸基站方位坐標(biāo)不變，艦載站可通過預(yù)設(shè)方法始終鎖定至岸基站，而岸基站則根據(jù)通過管理信道接收到的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)獲得的艦載站坐標(biāo)信息機(jī)動(dòng)調(diào)整自身天線，使其始終跟蹤對(duì)準(zhǔn)艦載站，從而實(shí)現(xiàn)天線的自動(dòng)跟蹤與對(duì)準(zhǔn)。若艦船在通信過程中出現(xiàn)鏈路中斷，則艦載天線依然根據(jù)設(shè)置的岸基站位置進(jìn)行自動(dòng)鎖定，岸基站可保持原有天線方位，在鏈路重新建立后再啟動(dòng)自動(dòng)跟蹤對(duì)準(zhǔn)協(xié)議。如果斷鏈恢復(fù)期間，艦船駛出了岸基天線覆蓋區(qū)，可啟用全盲對(duì)準(zhǔn)模式。此時(shí)，艦載天線根據(jù)預(yù)設(shè)方位鎖定岸基站并向其發(fā)送建站信號(hào)，岸基站根據(jù)協(xié)議掃面建站信號(hào)，捕獲艦載站信號(hào)后，鎖定艦載站并實(shí)現(xiàn)通信建鏈，圖1為全盲工作模式天線對(duì)準(zhǔn)流程圖。

　　3.2不對(duì)稱信道配置技術(shù)

　　由于大氣中散射體和湍流氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)，散射信道存在較為嚴(yán)重的快衰落和頻率選擇性衰落，為對(duì)抗衰落，往往采用多天線分集和頻率分集技術(shù)。傳統(tǒng)車載散射站往往采用對(duì)稱的2×2拋物面柵格天線配置方式和收發(fā)雙頻點(diǎn)的雙工工作模式。出于電磁兼容和艦船空間狹小的考慮，本文提出了一種不對(duì)稱的3×1天線配置方案，岸基站采用3套4單元對(duì)周天線陣，艦載站采用1套4單元對(duì)周天線陣，大大增加了天線的分集重?cái)?shù)。同時(shí)，系統(tǒng)采用收發(fā)4頻點(diǎn)的雙工工作模式，增加了頻率分集效果，其系統(tǒng)頻率配置如圖2所示。對(duì)于各分集接收信號(hào)，采用最大比值合并技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)最佳的分集接收效果。

　　3.3信道編解碼技術(shù)

　　3.3.1自適應(yīng)均衡技術(shù)根據(jù)散射衰落深度大、衰落快速的特點(diǎn)，本文采用具有快速收斂的自適應(yīng)時(shí)域均衡技術(shù)。自適應(yīng)均衡器能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)和跟蹤信道傳輸特性，并不斷地修正自身工作參數(shù)去適應(yīng)信道特性的變化，從而消除信道造成的干擾或失真，以改善接收系統(tǒng)的性能。本文采用最小均方誤差(MMSE)準(zhǔn)則作為最佳化準(zhǔn)則，即在MMSE準(zhǔn)則下，均衡器自動(dòng)綜合出最佳抽頭加權(quán)系數(shù)，從而得到消除符號(hào)間干擾所需的補(bǔ)償信號(hào)。本系統(tǒng)均衡器采用判決反饋均衡器(DFE)。DFE包括前向均衡器(AFE)和反向均衡器(ABE)兩部分，其中前向均衡器采用加權(quán)系數(shù)自適應(yīng)于信道狀態(tài)的抽頭延遲線濾波器實(shí)現(xiàn)，反向均衡器用另一個(gè)自適應(yīng)抽頭延遲線濾波器實(shí)現(xiàn)。AFE的抽頭間隔為1/2符號(hào)間隔(Tb/2)，采用LMS算法調(diào)整抽頭加權(quán)，從而去掉誤差信號(hào)(均衡器輸出信號(hào)與希望序列量化值之差)和輸入數(shù)字采樣之間的相關(guān)性。為保證收斂，均衡器在啟動(dòng)時(shí)，先發(fā)送一個(gè)短的已知序列，用于調(diào)整均衡器抽頭的起始增益，該過程稱之為對(duì)均衡器的訓(xùn)練，所發(fā)的碼序列為訓(xùn)練碼，為使均衡器開始工作后快速收斂到適當(dāng)值，同時(shí)能抑制判決誤差的影響，需要一個(gè)最佳的訓(xùn)練碼序列。在訓(xùn)練階段，由已知訓(xùn)練碼作為希望序列來產(chǎn)生誤差信號(hào)，訓(xùn)練結(jié)束后，采用判決輸出產(chǎn)生希望序列。由于ABE在當(dāng)前符號(hào)上消除過去的干擾，因此其抽頭間隔采用符號(hào)間隔(Tb)。ABE也采用LMS算法調(diào)整抽頭加權(quán)，以去除誤差信號(hào)與過去判決之間的相關(guān)性。3.3.2糾錯(cuò)編碼技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，海面惡劣傳播環(huán)境會(huì)對(duì)岸艦散射通信系統(tǒng)誤碼率造成嚴(yán)重的影響，比如造成突發(fā)誤碼，會(huì)影響IP等低容錯(cuò)數(shù)據(jù)的傳輸，因此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了LDPC編碼糾錯(cuò)技術(shù)。LDPC碼(Low-densityparitycheck，LDPC)，即低密度奇偶校驗(yàn)碼，是當(dāng)今信道編碼領(lǐng)域最令人矚目的研究熱點(diǎn)，被下一代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2、IEEE802.3、802.11e和802.11n、4G移動(dòng)通信等系統(tǒng)采納，圖3給出了LDPC編碼前后的誤碼率對(duì)比效果。本系統(tǒng)使用LDPC糾錯(cuò)編譯碼可有效的降低接收門限、提高鏈路的傳輸性能。3.3.3交織編碼技術(shù)岸艦散射信道近似于瑞利衰落，碼字內(nèi)的衰落高度相關(guān)，性能增益較少。為獲得更好的性能，需要減小碼字內(nèi)衰落的相關(guān)程度，設(shè)計(jì)中采用交織的方法。在分集合并的基礎(chǔ)上進(jìn)行幀間交織，減小碼字的衰落相關(guān)性。交織深度決定著交織后碼字內(nèi)衰落相關(guān)性的大小，本系統(tǒng)交織深度為1/2個(gè)衰落周期，即交織后一個(gè)碼字跨越1/2個(gè)衰落周期。

　　4UHF頻段岸艦通信試驗(yàn)

　　UHF頻段岸艦散射通信系統(tǒng)單端站系統(tǒng)框圖如圖4所示。試驗(yàn)岸基站場(chǎng)地選擇在黃河入海口自然保護(hù)區(qū)距海10km處，艦載站選用的民用鹽中撈118號(hào)起重船，船體總重194t。試驗(yàn)過程歷時(shí)11d，累計(jì)測(cè)試時(shí)間超過50h，累計(jì)測(cè)試航行距離大于500km。試驗(yàn)對(duì)UHF頻段岸艦散射通信系統(tǒng)的極限通信能力、信號(hào)覆蓋能力和天線跟蹤能力進(jìn)行了驗(yàn)證：(1)岸艦距離在200km內(nèi)，系統(tǒng)具有較大的通信余量;(2)雙方天線信號(hào)可有效覆蓋30°角范圍內(nèi)的區(qū)域;(3)船只沿“S”航跡行駛、環(huán)形航跡行駛以及搖擺度為10°的情況下雙方天線具有良好的鎖定跟蹤能力。通過試驗(yàn)也同時(shí)發(fā)現(xiàn)了UHF頻段岸艦散射通信系統(tǒng)存在可改進(jìn)的空間。①天線方位調(diào)整不夠便捷，若能利用相控陣天線技術(shù)，可極大地提高系統(tǒng)的建鏈速度，將進(jìn)一步擴(kuò)展岸艦散射的應(yīng)用空間。②艦船行駛至特定區(qū)域時(shí)，誤碼率上升，需手動(dòng)降低通信速率，若在該系統(tǒng)中引進(jìn)自適應(yīng)變速率通信技術(shù)，可進(jìn)一步提高鏈路在極限條件下可靠性與穩(wěn)定性。

　　5結(jié)束語

　　岸艦散射是一種安全有效可靠的通信手段，隨著天線技術(shù)和變速率通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，岸艦散射通信必將擁有更廣闊的應(yīng)用空間，在未來島嶼巡防和毗鄰經(jīng)濟(jì)海域的監(jiān)管中發(fā)揮更為重要的作用。

　　閱讀期刊：交通信息與安全

　　《交通信息與安全》(雙月刊)創(chuàng)刊于1983年，由武漢理工大學(xué)、交通計(jì)算機(jī)應(yīng)用信息網(wǎng)主辦。雜志緊密結(jié)合交通行業(yè)實(shí)際，刊載了交通行業(yè)在交通信息化建設(shè)、管理信息系統(tǒng)(MIS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、電子數(shù)據(jù)交換(EDI)、企業(yè)網(wǎng)(Intranet)等領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用的學(xué)術(shù)論文、研究成果、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、專題講座等方面的大量文章，介紹了國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的新成果、新產(chǎn)品、應(yīng)用動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。

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