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摘要:為提高航空空管無線通信系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定性，提出基于負(fù)載均衡調(diào)度的沖突廣播包功率自動(dòng)控制方法。構(gòu)建航空空管無線通信系統(tǒng)傳輸信道模型，調(diào)節(jié)傳輸信道模型中的輸出均衡，結(jié)合擴(kuò)頻序列重組方法抑制影響輸出均衡的沖突廣播包，構(gòu)建沖突廣播包功率估計(jì)模型，利用負(fù)載均衡調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)信道均衡和沖突廣播包功率自動(dòng)控制。仿真結(jié)果表明，采用本文方法可實(shí)現(xiàn)航空空管無線通信系統(tǒng)的沖突調(diào)節(jié)和自適應(yīng)控制，輸出信道均衡性較好，沖突廣播包功率控制穩(wěn)定性較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞:航空空管；無線通信系統(tǒng)；沖突廣播包；功率；自動(dòng)控制

1引言

航空空管無線通信系統(tǒng)是保障航空空管信息安全的關(guān)鍵，在航空空管無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dǎo)致航空空管無線通信系統(tǒng)易出現(xiàn)信道沖突。國內(nèi)有學(xué)者提出基于無線通信的高可靠信息流優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，編制無線通信數(shù)據(jù)鏈路層LDPC糾錯(cuò)編碼，優(yōu)化應(yīng)用層CRC校驗(yàn)重傳設(shè)計(jì)[2]，但該方法自適應(yīng)均衡控制能力不強(qiáng)。針對(duì)上述問題，本文提出基于負(fù)載均衡調(diào)度的航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包功率自動(dòng)控制方法。構(gòu)建航空空管無線通信系統(tǒng)的傳輸信道模型，采用信道均衡調(diào)度方法[3]，優(yōu)化分配航空空管無線通信系統(tǒng)的傳輸鏈路，調(diào)節(jié)傳輸信道模型中的輸出均衡，結(jié)合擴(kuò)頻序列重組方法抑制影響輸出均衡的沖突廣播包；構(gòu)建沖突廣播包功率估計(jì)模型，通過負(fù)載均衡調(diào)度方法，進(jìn)行航空空管無線通信的多徑補(bǔ)償和信道自適應(yīng)分配，實(shí)現(xiàn)航空空管無線通信信道均衡和沖突廣播包功率自動(dòng)控制。仿真測(cè)試分析結(jié)果表明，本文方法在航空空管無線通信系統(tǒng)中信道均衡性較好，沖突廣播包功率控制穩(wěn)定性較強(qiáng)，性能較優(yōu)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)信道均衡控制

為實(shí)現(xiàn)航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包功率自動(dòng)控制優(yōu)化，首先構(gòu)建航空空管無線通信系統(tǒng)信道傳輸模型。在航空空管無線通信系統(tǒng)通信信道中，采用信道均衡調(diào)度方法，優(yōu)化分配航空空管無線通信系統(tǒng)的傳輸鏈路，假設(shè)通信系統(tǒng)的傳輸節(jié)點(diǎn)是N=2P個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，在航空空管無線通信系統(tǒng)的輸出端，通過抽頭間隔均衡調(diào)節(jié)，得到抽頭間隔為MT/N，其中M和N為整數(shù)，且M＜N，航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包的輸出碼元間隔為d，采用T/2抽頭均衡調(diào)節(jié)方法，構(gòu)建航空空管無線通信系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的沖激響應(yīng)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(shí)間采樣的長度。通過時(shí)延參數(shù)估計(jì)，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(gòu)建航空空管無線通信信道的均衡調(diào)度模型，得到多徑擴(kuò)展信道中的動(dòng)態(tài)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(tǒng)的多徑特征量，τn(t)為第n條通信信道的信道參數(shù)測(cè)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(diào)度的方法，構(gòu)建航空空管無線通信系統(tǒng)的信道，采用信道參數(shù)測(cè)量方法，進(jìn)行航空空管無線通信系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特征分解，實(shí)現(xiàn)信道均衡控制。

2.2航空空管無線通信系統(tǒng)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(tǒng)沖突廣播包功率自動(dòng)控制優(yōu)化算法[4]，在信道擴(kuò)頻過程中，得到航空空管無線通信系統(tǒng)的共軛特征解為：(5)式中，P為信道測(cè)量方法參數(shù)。結(jié)合多頻載波加載方法，構(gòu)建通信系統(tǒng)的信道均衡調(diào)度模型[5]，利用奇異值分解方法，得到無線通信系統(tǒng)的信道判決反饋均衡控制誤差函數(shù)為：(6)其中，為無線通信網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)，為輸入信號(hào)。將載波頻率固定，則無線通信系統(tǒng)接收端的判決反饋擴(kuò)頻序列為c'(t)，分路、插零處理航空空管無線通信系統(tǒng)的輸出碼元，建立航空空管無線通信系統(tǒng)的散射路徑模糊估計(jì)模型，可得無線通信系統(tǒng)散射路徑的傳遞誤比特率估計(jì)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(tǒng)傳輸信號(hào)的空間波譜特征量，根據(jù)信道多徑特征，混頻處理后得到混頻信號(hào)c(t)，航空空管無線通信系統(tǒng)在散射簇的傳輸時(shí)延為：(7)均衡配置航空空管無線通信系統(tǒng)傳輸信道，結(jié)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(dòng)控制優(yōu)化

3.1沖突信道均衡處理

在結(jié)合擴(kuò)頻序列重組方法對(duì)航空空管無線通信系統(tǒng)的沖突廣播包實(shí)行干擾抑制的基礎(chǔ)上，在擴(kuò)展信道中自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)沖突廣播包功率，采用前饋濾波調(diào)制和直接序列擴(kuò)頻方法，自適應(yīng)均衡調(diào)節(jié)航空空管無線通信系統(tǒng)信道，空間均衡調(diào)度和抑制航空空管無線通信系統(tǒng)的碼間干擾，采用自適應(yīng)的梯度跟蹤學(xué)習(xí)方法[6]，配置沖突廣播包功率，航空空管無線通信系統(tǒng)信道的線性均衡迭代函數(shù)為：式中，xn為航空空管無線通信系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，dn為期望響應(yīng)。得到航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包的擴(kuò)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(kuò)展頻率特征量，a(k)為對(duì)沖突廣播包功率自動(dòng)調(diào)節(jié)的特征分量。采用頻域并行均衡調(diào)度的方法[7]，得到航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包的擴(kuò)展損失，根據(jù)信道的多徑分配，得到航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包的功率重組輸出為：()根據(jù)提取的航空空管無線通信系統(tǒng)在信道沖突中的誤差分量，配置功率，得到優(yōu)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(jù)航空空管無線通信系統(tǒng)的沖突廣播包的輸出參數(shù)模型進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)航空空管無線通信系統(tǒng)的信道均衡處理。

3.2沖突廣播包功率自動(dòng)控制輸出

結(jié)合擴(kuò)頻序列重組方法[8]，抑制航空空管無線通信系統(tǒng)中的沖突廣播包干擾。構(gòu)建通信信道的均衡調(diào)度模型，抽頭間隔為MT/N，其中M和N為整數(shù)，航空空管無線通信系統(tǒng)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(shù)為：(12)式中，b'v為輸出子序列的擴(kuò)頻序列。線性均衡處理x'，通過負(fù)載均衡調(diào)度方法，沖突廣播包功率估計(jì)輸出為：()結(jié)合動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡調(diào)度方法，得到航空空管無線通信系沖突特征量表示構(gòu)建超高頻通信的碼間干擾抑制模型，對(duì)通信的頻率參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化參數(shù)估計(jì)，得到輸出的參數(shù)模型為：(14)根據(jù)信道參數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)果，通過負(fù)載均衡調(diào)度方法，得到?jīng)_突廣播包功率自適應(yīng)分配自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出為：(15)根據(jù)上述分析，實(shí)現(xiàn)了航空空管無線通信系統(tǒng)的信道均衡和沖突廣播包功率自動(dòng)控制，以期提高控制穩(wěn)定性。

4仿真測(cè)試

仿真測(cè)試中，設(shè)定航空空管無線通信系統(tǒng)的傳輸節(jié)點(diǎn)的最大傳輸半徑Rmax為0m，航空空管無線通信信道的調(diào)制序列長度為，信道的沖突信噪比為-dB，多徑傳輸時(shí)延為0.28s，得到航空空管無線通信系統(tǒng)的沖突廣播包的碼元傳輸序列時(shí)域波形如圖2所示。對(duì)上述廣播包進(jìn)行功率自動(dòng)控制，得到能量分布函數(shù)如圖3所示。結(jié)合航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包的能量分布，進(jìn)一步功率自動(dòng)控制，得到傳輸功率的控制輸出，如圖4所示。分析上述結(jié)果得知，采用本文方法優(yōu)化后，輸出穩(wěn)定性較好，能有效實(shí)現(xiàn)航空空管無線通信系統(tǒng)的航空空管無線通信系統(tǒng)的沖突廣播包功率自動(dòng)控制。測(cè)試無線通信系統(tǒng)的傳輸量?jī)?yōu)化效果，得到對(duì)比結(jié)果如圖5所示。

5結(jié)束語

本文提出基于負(fù)載均衡調(diào)度的航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包功率自動(dòng)控制方法。構(gòu)建航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包功率自動(dòng)控制模型，結(jié)合沖突廣播包功率調(diào)制和自動(dòng)控制，提高航空空管無線通信信道均衡性，采用信道均衡調(diào)度方法，優(yōu)化分配航空空管無線通信系統(tǒng)的傳輸鏈路，建立航空空管無線通信系統(tǒng)的散射路徑估計(jì)模型，結(jié)合擴(kuò)頻序列重組方法，抑制航空空管無線通信系統(tǒng)的沖突廣播包干擾，構(gòu)建沖突廣播包功率估計(jì)模型，通過負(fù)載均衡調(diào)度方法，實(shí)現(xiàn)航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包功率自動(dòng)控制。分析得知，本文方法對(duì)航空空管無線通信系統(tǒng)沖突廣播包功率控制的輸出穩(wěn)定性較好，均衡調(diào)度能力較強(qiáng)。

作者:李靖 劉海濤 郭宏 陳剛 單位:中國飛行試驗(yàn)研究院 西安征途網(wǎng)絡(luò)科技有限公司