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          面向航空空管無線通信系統探究

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          面向航空空管無線通信系統探究

          摘要:為提高航空空管無線通信系統的輸出穩定性,提出基于負載均衡調度的沖突廣播包功率自動控制方法。構建航空空管無線通信系統傳輸信道模型,調節傳輸信道模型中的輸出均衡,結合擴頻序列重組方法抑制影響輸出均衡的沖突廣播包,構建沖突廣播包功率估計模型,利用負載均衡調度方法實現信道均衡和沖突廣播包功率自動控制。仿真結果表明,采用本文方法可實現航空空管無線通信系統的沖突調節和自適應控制,輸出信道均衡性較好,沖突廣播包功率控制穩定性較強。

          關鍵詞:航空空管;無線通信系統;沖突廣播包;功率;自動控制

          1引言

          航空空管無線通信系統是保障航空空管信息安全的關鍵,在航空空管無線通信系統設計中,常受到信道的多徑干擾和電磁波干擾等因素的影響[1],導致航空空管無線通信系統易出現信道沖突。國內有學者提出基于無線通信的高可靠信息流優化設計方法,編制無線通信數據鏈路層LDPC糾錯編碼,優化應用層CRC校驗重傳設計[2],但該方法自適應均衡控制能力不強。針對上述問題,本文提出基于負載均衡調度的航空空管無線通信系統沖突廣播包功率自動控制方法。構建航空空管無線通信系統的傳輸信道模型,采用信道均衡調度方法[3],優化分配航空空管無線通信系統的傳輸鏈路,調節傳輸信道模型中的輸出均衡,結合擴頻序列重組方法抑制影響輸出均衡的沖突廣播包;構建沖突廣播包功率估計模型,通過負載均衡調度方法,進行航空空管無線通信的多徑補償和信道自適應分配,實現航空空管無線通信信道均衡和沖突廣播包功率自動控制。仿真測試分析結果表明,本文方法在航空空管無線通信系統中信道均衡性較好,沖突廣播包功率控制穩定性較強,性能較優越。

          2信道均衡控制及干擾抑制

          2.1航空空管無線通信系統實現信道均衡控制

          為實現航空空管無線通信系統沖突廣播包功率自動控制優化,首先構建航空空管無線通信系統信道傳輸模型。在航空空管無線通信系統通信信道中,采用信道均衡調度方法,優化分配航空空管無線通信系統的傳輸鏈路,假設通信系統的傳輸節點是N=2P個傳感節點,在航空空管無線通信系統的輸出端,通過抽頭間隔均衡調節,得到抽頭間隔為MT/N,其中M和N為整數,且M<N,航空空管無線通信系統沖突廣播包的輸出碼元間隔為d,采用T/2抽頭均衡調節方法,構建航空空管無線通信系統的碼元特征匹配模型為:(1)式中,si(t)為航空空管無線通信系統傳輸廣播包的多徑分量,xm(t)為航空空管無線通信信道的沖突譜特征量,給出航空空管無線通信系統的沖激響應模型為:(2)式中,θi表示航空空管無線通信信道中的多徑成分,T為時間采樣的長度。通過時延參數估計,得到航空空管無線通信信道的有效成分分量和多徑分量,構建航空空管無線通信信道的均衡調度模型,得到多徑擴展信道中的動態特征量為:(3)式中,an(t)是第n條路徑上航空空管無線通信系統的多徑特征量,τn(t)為第n條通信信道的信道參數測量模型,得到航空空管無線通信信道的多徑分量為:(4)采用判決反饋均衡調度的方法,構建航空空管無線通信系統的信道,采用信道參數測量方法,進行航空空管無線通信系統的頻率響應特征分解,實現信道均衡控制。

          2.2航空空管無線通信系統的信道干擾抑制

          基于判決反饋均衡的航空空管無線通信系統沖突廣播包功率自動控制優化算法[4],在信道擴頻過程中,得到航空空管無線通信系統的共軛特征解為:(5)式中,P為信道測量方法參數。結合多頻載波加載方法,構建通信系統的信道均衡調度模型[5],利用奇異值分解方法,得到無線通信系統的信道判決反饋均衡控制誤差函數為:(6)其中,為無線通信網絡的輸出信號,為輸入信號。將載波頻率固定,則無線通信系統接收端的判決反饋擴頻序列為c'(t),分路、插零處理航空空管無線通信系統的輸出碼元,建立航空空管無線通信系統的散射路徑模糊估計模型,可得無線通信系統散射路徑的傳遞誤比特率估計誤差e(n),得到判決反饋匹配濾波輸出,提取航空空管無線通信系統傳輸信號的空間波譜特征量,根據信道多徑特征,混頻處理后得到混頻信號c(t),航空空管無線通信系統在散射簇的傳輸時延為:(7)均衡配置航空空管無線通信系統傳輸信道,結合誤差修正算法,得到均衡控制器如圖1所示。

          3沖突廣播包功率自動控制優化

          3.1沖突信道均衡處理

          在結合擴頻序列重組方法對航空空管無線通信系統的沖突廣播包實行干擾抑制的基礎上,在擴展信道中自動控制網絡沖突廣播包功率,采用前饋濾波調制和直接序列擴頻方法,自適應均衡調節航空空管無線通信系統信道,空間均衡調度和抑制航空空管無線通信系統的碼間干擾,采用自適應的梯度跟蹤學習方法[6],配置沖突廣播包功率,航空空管無線通信系統信道的線性均衡迭代函數為:式中,xn為航空空管無線通信系統的輸入數據,dn為期望響應。得到航空空管無線通信系統沖突廣播包的擴頻序列分量為:(9)式中,n(k)為沖突廣播包功率因素子分量,h(k)為第k條傳輸信道的空間擴展頻率特征量,a(k)為對沖突廣播包功率自動調節的特征分量。采用頻域并行均衡調度的方法[7],得到航空空管無線通信系統沖突廣播包的擴展損失,根據信道的多徑分配,得到航空空管無線通信系統沖突廣播包的功率重組輸出為:()根據提取的航空空管無線通信系統在信道沖突中的誤差分量,配置功率,得到優化的功率輸出為:(11)式中,hi(t)為航空空管無線通信信道中的特征匹配分量。根據航空空管無線通信系統的沖突廣播包的輸出參數模型進行自適應調節,實現航空空管無線通信系統的信道均衡處理。

          3.2沖突廣播包功率自動控制輸出

          結合擴頻序列重組方法[8],抑制航空空管無線通信系統中的沖突廣播包干擾。構建通信信道的均衡調度模型,抽頭間隔為MT/N,其中M和N為整數,航空空管無線通信系統信道傳輸碼元的輸出子序列{Xv,v=1,2,…,V},得到傳輸碼元的輸出函數為:(12)式中,b'v為輸出子序列的擴頻序列。線性均衡處理x',通過負載均衡調度方法,沖突廣播包功率估計輸出為:()結合動態負載均衡調度方法,得到航空空管無線通信系沖突特征量表示構建超高頻通信的碼間干擾抑制模型,對通信的頻率參數進行優化參數估計,得到輸出的參數模型為:(14)根據信道參數調節結果,通過負載均衡調度方法,得到沖突廣播包功率自適應分配自動調節輸出為:(15)根據上述分析,實現了航空空管無線通信系統的信道均衡和沖突廣播包功率自動控制,以期提高控制穩定性。

          4仿真測試

          仿真測試中,設定航空空管無線通信系統的傳輸節點的最大傳輸半徑Rmax為0m,航空空管無線通信信道的調制序列長度為,信道的沖突信噪比為-dB,多徑傳輸時延為0.28s,得到航空空管無線通信系統的沖突廣播包的碼元傳輸序列時域波形如圖2所示。對上述廣播包進行功率自動控制,得到能量分布函數如圖3所示。結合航空空管無線通信系統沖突廣播包的能量分布,進一步功率自動控制,得到傳輸功率的控制輸出,如圖4所示。分析上述結果得知,采用本文方法優化后,輸出穩定性較好,能有效實現航空空管無線通信系統的航空空管無線通信系統的沖突廣播包功率自動控制。測試無線通信系統的傳輸量優化效果,得到對比結果如圖5所示。

          5結束語

          本文提出基于負載均衡調度的航空空管無線通信系統沖突廣播包功率自動控制方法。構建航空空管無線通信系統沖突廣播包功率自動控制模型,結合沖突廣播包功率調制和自動控制,提高航空空管無線通信信道均衡性,采用信道均衡調度方法,優化分配航空空管無線通信系統的傳輸鏈路,建立航空空管無線通信系統的散射路徑估計模型,結合擴頻序列重組方法,抑制航空空管無線通信系統的沖突廣播包干擾,構建沖突廣播包功率估計模型,通過負載均衡調度方法,實現航空空管無線通信系統沖突廣播包功率自動控制。分析得知,本文方法對航空空管無線通信系統沖突廣播包功率控制的輸出穩定性較好,均衡調度能力較強。

          作者:李靖 劉海濤 郭宏 陳剛 單位:中國飛行試驗研究院 西安征途網絡科技有限公司