自适应通信

单击此处编辑母版标题样式,第一级,第二级,第三级,第四级,第五级,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,电子新技术与新装备,授课人 杜春梅,电子新技术与新装备,第,3,章 自适应通信与软件无线电,波导模传播,地面波传播,天波传播,视距传播,散射传播,电波的主要传播方式,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,定义：,电波沿地球表面传播。,优点：,信号稳定，无多径效应，基本不受气象影响。,缺点：,随频率升高传输损耗激增。,适用于中、长、超长波的远距离无线电导航、标准频率和时间信号的广播、对潜通信等。,地面波传播,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,适用于长、中、短波，尤其是短波。,天波即由电离层反射的电波。,主要优点：,用较小功率实现远距离通信。,缺点：,电离层随时间变化，有严重的衰落现象。,天波传播,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,天波传播,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,短波通信中地面波与天波均不能到达的区域,静区,d,1,d,2,地面波,天波,静,区,d,1,d,2,消除静区方法：,选用高仰角天线，选用较低工作频率。,短波传播中的静区,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,短波通信的特点,1,通信覆盖与远程通信能力强,2,通信系统顽存性强,3,运用模式多样、适用范围广,4,通信选频要求高、用频动态性强,5,通信容量小、通信稳定性较差,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,自适应通信,自适应：,自动调整满足要求,自适应通信类型：,频率自适应,功率自适应,速率自适应,方向自适应,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,频率自适应重点：,短波频率自适应,工作频率范围为,3MHz,30MHz,短波通信在航空通信中的地位,短波通信是航空远程通信和低空超视距通信的主要手段，也是我航空兵目前远程、超视距通信的唯一手段,短波通信依赖的电离层不稳定，是典型的变参信道。,短波通信以其技术简单、通信距离远、经济性、机动性、顽存性等突出优点仍然受到重视。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,短波自适应通信基本原理：,1.,自动线路建立（,ALE,）,短波自适应通信系统的组成：,普通短波电台,自适应控制器（,自动进行信道质量评估和自动线路建立，即,自动选择最佳可用信道）,最佳信道选择的因素：,通信距离,时间日期,噪声干扰,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,2.,线路质量分析,（,LQA,）,自适应控制器用线路质量分析来选择最佳信道,传输质量的参数：,信号能量（信号功率）,噪声能量（噪声功率）,可靠性能（误码信率）,线路质量分析,（,LQA,）,方法,实时传输特定信号评估线路质量,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,a.,单向,LQA,：,主叫台在所有信道上，间隙播送特定信息,目标台记录接收信息的质量，按质量对信道,打分排队,速度快，只评价收信路径质量,分数越低质量越好,质量评分,主叫台,目标台,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,b.,双向,LQA,：,呼叫台选择单台地址或网地址，间隙发送特定信息,目标台回传信道质量评分,速度慢，对收、发信道均评价,分数越低质量越好,质量评分,主叫台,目标台,TO,FROM,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,信,道,C1,C2,C3,C4,C5,C6,地,址,A,FROM,10,4,1,0,5,15,TO,14,8,2,X,7,11,B,FROM,9,5,1,3,2,6,TO,X,7,4,3,5,12,C,FROM,30,22,13,8,3,18,TO,X,17,6,2,D,FROM,1,2,5,12,20,TO,4,7,15,21,E,FROM,2,6,7,10,TO,X,14,6,9,12,X,线路质量分析,LQA,评分数存贮举例,对,B,台通信,C3,C4,C5,C2,C6,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,c.,呼叫,（,CALL,）,：,准备建立通信链路,起始台,目标台,1,组,2,组,呼叫,应答,单呼,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,呼叫,（,CALL,）,：,准备建立通信链路,起始台,目标台,1,组,2,组,网呼,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,呼叫,（,CALL,）,：,准备建立通信链路,起始台,目标台,1,组,2,组,全呼,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,d.,扫描,（,SCAN,）,：,电台等待接收状态,轮流在所有信道上监测接收呼叫或,LQA,信号,信道,1,信道,2,信道,3,信道,4,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,起始台,目标台,1,组,2,组,呼叫,应答,单呼,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,起始台,目标台,1,组,2,组,网呼,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,起始台,目标台,1,组,2,组,全呼,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,e.,线路建立,（,LINKED,）,：,呼叫应答成功后，显示提示符，线路建立，可以通信,扫描状态时收到呼叫，线路建立，显示地址，可以通信,起始台,呼叫,应答,目标台,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,短波通信频率自适应归纳：,信道变化强烈，要采用自动线路建立（,ALE,）,线路质量分析（,LQA,）是实时信道估值的量化方法,通信单元等待状态在所有信道上自动扫描接收,自动建立通信线路是频率自适应的主要任务,已建立的通信线路质量变化时能自动选择新的信道,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,起始台,呼叫,应答,目标台,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,软件无线电技术,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置，被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领域。然而，大家可曾知道,“,沙漠风暴”行动和格林纳冲突，美军各种通信设备的不兼容性暴露无疑，不得不借助许多额外的无线电台，才能保障高效的通信联络。,软件无线电的由来,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,软件无线电的由来,欧洲第一代模拟网：加入欧洲邮电会议,(CEPT),的,16,个国家，分别共使用,6,种不同的制式。这些模拟通信体系的制式，频率各不相同，不能互通、兼容。那些喜欢到邻国旅游的人们，车一出国门电话就不通了，带来了极大的不便。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,问题的提出：,电台按波段分类,中波电台,短波电台,超短波电台,相互独立且自成系列,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,按调制方式分类,模拟信号,数字信号,高频波,（调制信号）,（载波信号）,AM/DSB/SSB/FM/PM,ASK/FSK/PSK,D/A,A/D,PCM/DM,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,发射机具有相似结构,：,频率合成器,低频放大器,调制器,高频功率放大器,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,接收机也具有相似结构,：,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,矛盾的核心：,互通性,为了解决互通性的问题，各国军方积极探索，提出一种研制多频段、多功能电台，用一个系列的电台来解决互通问题的方案。,但是，其庞大的开支，短暂的寿命，使这种设想并没有发挥多大作用。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,到底怎么办？,1992,年，,MILTRE,公司的,Joseph,Mitola,首次明确提出了软件无线电的概念。其中心思想是：,构造一个具有,开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成，并使,A/D,和,D/A,转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,成功吗？,（,1,）很强的灵活性,（,2,）较强的开放性,这使得软件无线电这一概念一经提出，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,软件无线电的发展概况,软件无线电技术的发现,MBMMR,SPEAKeasy,Phase1,SPEAKeasy,Phase2,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,1,、,1991,年,Joseph,Mitola,III,提出软件无线电概念，并各到广泛认可。,I coined the term Software Radio in 1991 to signal the shift from hardware intensive digital radios of the 1980s to the multiband multimode software-defined radios of the year 2000 and beyond. Last year, I coined the term Cognitive Radio to refer to that class of software radio that employs model-based reasoning and at least a chess-program level of sophistication in using, planning, and creating radio etiquettes. Cognitive radio is an emerging topic within software radio.,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,现代许多技术发展总是从军事需求的推动，软件无线电技术更是典型代表。,2,、美国军方开始的,Speakeasy,（易通话）研发，代表软件无线电技术的研究全面开展。,易通话电台试图通过全数字、软件可编程、基带信号处理、多频段、小功率射频收发信机、大功率放大器和天线分系统来实现各种功能。目前，易通话已经完成了第一阶段和第二阶段的研究。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,3,、联合战术无线电系统（,JTRS,）,JTRS,是美军为了适应三军联合作战的需要，在,MBMMR,的基础上提出的一种战术通信系统。系统构成的基础是基于,MBMMR,的战术无线电台（,JTR,）。,JTR,系列电台与常规电台的最大不同点是具有很强的网络功能和信息安全处理能力。另外，,JTR,比,MBMMR,电台支持更加广泛的信号波形，它还能适应技术发展进行快捷高效的波形升级。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,软件无线电技术的研究内容,1,、软件无线电基本平台设计,一般说来，软件无线电主要由天线、射频前端、宽带,A/D-D/A,转换器、通用和数字信号处理以及各种软件组成，理想的软件无线电的组成结构如下图：,窄带,A/D_D/A,转换器,实时、准实时,处理软件,DSP,宽带,A/D_D/A,转换器,射频前端,模块,电话,图像,数据,传真,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,基本结构,控 制 软 件,数字信号,模拟信号,发射通道,接收通道,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,基本结构,三种基本结构：,射频低通采样数字化结构,射频带通采样数字化结构,宽带中频带通采样数字化结构,目前，在,LF,、,HF,波段可以实现理想的软件无线电结构，而,VHF,、,UHF,只能实现上面的第三种结构。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,目前，软件无线电的结构基本上可以分为三种：,-,射频低通采样数字化结构；,-,射频带通采样数字化结构；,-,宽带中频带通采样数字化结构。,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,THE END,信息对抗系通信对抗教研室副教授 杜春梅,