军用无线电通信的码间干扰抑制算法仿真研究

龙清 朱志国

摘 要：军用无线电通信对通信质量和码元的保真性要求较高，军用无线电通信信道受到多径向量的影响产生码间干扰，需要进行码间干扰抑制，降低通信误码率。传统的码间干扰抑制方法采用波特间隔信道均衡算法，当通信信道受到电磁扰动的强度较大时，信道均衡性和码间干扰抑制能力不好。提出一种基于时间反转镜技术的军用无线电通信的码间干扰抑制算法，首先构建了军用无线电通信的信道模型，进行军用无线电通信的信道多径特性测量，采用自适应级联滤波器进行干扰滤波，结合时间反转镜技术实现码间干扰抑制算法改进。仿真结果表明，采用该算法进行军用无线电通信的码间干扰抑制，能有效提高通信传输的保真率，信道均衡性能较好，提高了通信输出的信噪比，降低通信误码率，提高了通信质量。

关键词：军用无线电通信；码间干扰抑制；滤波；时间反转镜技术

中图分类号：TN911 文献标识码：A

Abstract： The military radio communication on the quality of communication and the symbol of fidelity requirements higher， military radio communication channel by the influence of multipath vector produced intersymbol interference， the need for intersymbol interference suppression and decrease the bit error rate of communication. The traditional inter symbol interference suppression method uses Potter interval channel equalization algorithm. When the communication channel is subjected to the intensity of electromagnetic disturbance， the ability of channel equalization and inter symbol interference suppression are not good. The paper presents the military radio communication intersymbol interference suppression algorithm based on time reversal mirror technology. Firstly， build military radio communication channel model， military radio communication channel multipath measurement， interference filter using cascaded adaptive filter， combined with time reversal mirror technology realizes the intersymbol interference suppression algorithm. The simulation results show that by using the algorithm of military radio communication intersymbol interference suppression， can effectively improve the fidelity of the transmission rate， achieve better channel equalization performance. Furtherly， the research can also improve the communication output signal-to-noise ratio， decrease the bit error rate of communication and improve the communication quality.

Key words： military radio communication； inter symbol interference suppression； filter； time reversal mirror technology

0 引言

随着通信技术的不断发展，通信的方式发生巨大的变化，通信主要分为长波通信、短波通信、有线通信、无线通信以及无线传感器网络通信等，通信成为信息传输和数据发送的主要方式。无线电通信是利用无线电波传输信息的通信方式，是将需要传送的声音、文字、数据、图像等电信号调制在无线电波上经空间和地面传至对方的通信方式，利用无线电磁波在空间传输信息。与有线电通信相比，无线通信不需要架设传输线路，不受通信距离限制，具体就是利用无线电波传输信息的通信方式即称为无线电通信，基本上能够传输声音、文字、数据和图像等。机动性好，建立迅速，因此，广泛应用在军事领域，但无线电通信受到电磁辐射干扰的强度较大，攻击和入侵发生的频度增加，且由于无线电通信信道具有多径特征，导致通信传输质量不稳定，信号易受干扰或易被截获，信息传输的保密性和保真性不好。需要研究军用无线电通信的码间干扰抑制算法对提高无线电通信质量和安全性能具有重要意义。

无线电通信易受自然和信道干扰等因素影响，信息交互和传输的保密性差。而无线电通信是军用通信的主要方式，研究无线电通信优化技术，无论在军事卫星通信还是在民用的移动通信等领域都具有重要价值，为了优化军用无线电通信信道，提高通信质量，通过码间干扰抑制，减低通信误码率。传统方法中，对军用无线电通信的码间干扰抑制方法主要有基于单周信道正负信号特征配准的复杂军用无线电通信的码间干扰抑制算法、基于粒子群滤波的军用无线电通信信道均衡和干扰抑制算法、基于时频指向性分析的军用无线电通信信道抑制算法等[1-3]。其中，文献[4]提出一种基于PTS-Clipping算法的军用无线电通信的码间干扰抑制算法，将军用无线电通信系统的通信实信号分解为正信号和负信号，采用分段拟合的方式进行信道均衡设计和码间干扰抑制，提高了输出信噪比，但是传统PTS-Clipping算法计算开销较大，通信的实时性不好。文献[5]提出一种基于匹配滤波检测的无线电通信的码间干扰抑制算法，进行信道模型构建，设计匹配滤波检测器提高通信传输的保真率，但是该算法受到空间增益的影响较大；文献[6]采用波特间隔信道均衡算法，当通信信道受到电磁扰动的强度较大时，信道均衡性和码间干扰抑制能力不好。针对上述问题，本文提出一种基于时间反转镜技术的军用无线电通信的码间干扰抑制算法，首先构建了军用无线电通信的信道模型，进行军用无线电通信的信道多径特性测量，采用自适应级联滤波器进行干扰滤波，结合时间反转镜技术实现码间干扰抑制算法改进。最后通过仿真实验进行了性能测试，得出有效性结论。

1 军用无线电通信信道模型构建和信道多径特性测量

1.1 军用无线电通信信道模型构建

采用旁瓣波束形成算法，在接收端使用本地产生的副本信号和接收信号进行拷贝相关，进行信号功率放大，由此实现了军用无线电通信信道模型构建和信道多径特征测量，为进行信道均衡和码间干扰抑制算法设计奠定基础。

2 军用无线电通信的码间干扰抑制算法改进设计与实现

2.1 问题描述及自适应级联滤波设计

在实现了军用无线电通信信道模型构建和信道多径特性测量的基础上，进行军用无线电通信的码间干扰抑制算法改进设计，传统的码间干扰抑制方法采用波特间隔信道均衡算法，当通信信道受到电磁扰动的强度较大时，信道均衡性和码间干扰抑制能力不好。为了克服传统方法的弊端，本文提出一种基于时间反转镜技术的军用无线电通信的码间干扰抑制算法，在构建了军用无线电通信的信道多径特性测量基础上，采用自适应级联滤波器进行干扰滤波，采用射线模型对军用无线电通信信道中的电磁波信号进行能量聚焦，得到：

当 时，视为军用无线电通信的干扰，当 时视为军用无线电通信的补偿信号，分析可见，通过军用无线电通信非线性失真单周控制，采用分段线性化的方法，结合时间反转镜技术实现码间干扰抑制算法改进。

3 仿真实验与结果分析

为了测试本文算法在实现军用无线电通信的码间干扰抑制和通信质量改善中的性能，进行仿真实验。采用100个接收阵元组成军用无线电通信的阵列传输网络，由于BPSK调制信号具有多径时变宽带特征，采用BPSK调制信号作为军用无线电通信系统的仿真信号，军用无线电通信中码元速率为1kBaud，码元之间的空间距离为20～29m，阵元间距为1m，通信载波频率为3kHz，，通信距离为2km，发射阵元首先发射 ，等待时间 ，子载波数分别为12和46，军用无线电通信信号空间采用间隔采用4倍过采样，根据上述仿真环境和参数设定，进行军用无线电通信的码间干扰抑制和信号传输仿真，首先给出传输信号模型如图3所示。

4 结束语

本文研究了军用无线电通信优化问题。军用无线电通信对通信质量和码元的保真性要求较高，军用无线电通信信道受到多径向量的影响产生码间干扰，需要进行码间干扰抑制，降低通信误码率。本文提出一种基于时间反转镜技术的军用无线电通信的码间干扰抑制算法，首先构建了军用无线电通信的信道模型，进行军用无线电通信的信道多径特性测量，采用自适应级联滤波器进行干扰滤波，结合时间反转镜技术实现码间干扰抑制算法改进。仿真结果表明，采用该算法进行军用无线电通信的码间干扰抑制，能有效提高通信传输的保真率，信道均衡性能较好，提高了通信输出的信噪比，降低通信误码率，提高了通信质量，展示了较高的应用价值。

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