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摘要：通信设施检测技术在保障通讯系统稳定运行方面起着关键性的作用，短波通讯是机械电子非常重要的通讯手段，但是其容易受信号衰落、频带受限等方面的影响而导致短波通讯系统受到影响。本文以提高短波数据传输稳定性的角度出发，阐述短波通讯检测技术的具体应用，以此提高短波的通信质量，保障数据传输速率。
关键词：短波通信；检测技术；判决反馈
短波通信属于无线电通信的一种，其在远程通信系统中发挥重要的作用。当然短波通信系统容易受到环境等方面的影响而造成短波通信系统出现不稳定现象。因此基于电子机械技术的不断发展，如何提高短波通信系统的稳定性成为通信系统质量检测的重要依据。本文结合工作实践阐述短波通信系统检测技术的具体应用提出自己的看法。
1.短波信道传输特性
短波信道是高频信号的传输通道，其主要是通过电离层将信息从发送端传输到接收端，由于电离层容易受外界环境影响，以此在短波通信系统传输的过程容易造成信道参数和信道的随机变化。结合相关原理，短波信道传输特性主要集中表现为：多径传播。由于电离层是分层的，因此在地球磁力的影响下，电波会出现各种异向的特性。例如在不同的天气环境下，短波的通信通道会出现2-4条；衰落。在短波通信系统中，即使在电离层相对平静的时期，短波通信系统也会出现接受端信号振幅的变化，相对偏移和多普勒频移。
由于短波通信系统受到短波信道非理想性的影响，导致短波通信系统在接受信号的过程中会出现频率衰落的现象，进而出现码间串扰，阻碍通信质量，因此基于短波通信系统的弊端，需要我们对短波信道进行估算，以此为后续的数据检测提供依据。信道估值器。短波通信系统的接受信号就是发送信号与信道冲激相应的卷积结果，因此信道估算的作用就是估算出信道的传递函数。通常在信道估值之前，都会对接收信号进行频率估计，去除多普勒频移的影响。因此在前面所述短波信道模型的理论基础上，我们对信道进一步抽象简化，建立 FIR 结构的信道估值器模型。通过自适应算法动态调整各抽头系数来适应信道各径分量的变化，得到相应的信道脉冲响应。
2.短波串行数据检测技术
多径效应造成的码间串扰是影响短波高速数据传输的一个严重问题，因此数据检测技术已称为短波高速串行 MODEM 研究中的重要课题之一。
1.均衡器
在短波通信系统中时域均衡是最常用的，时域均衡不仅能够得到理想的均衡效果，而且还可以通过自适应算法实现对信道的跟踪。时域均直接从信号波形出发，利用均衡器纠正畸变的波动，以此及时消除码间串扰。均衡器可以分为两类：（1）线性。线性均衡器是自适应均衡方案中最简单的形式，它的基本框图如图 1 所示。图中输入信号的将来值、当前值及过去值均被均衡器时变抽头系数进行线性加权求和后得到输出，然后根据输出值和理想值之间的差别按照一定的自适应算法调整滤波器抽头系数；（2）判决反馈均衡器。判决反馈均衡器（DFE）是由前馈组成和反馈节组成。前馈节，由一个前馈滤波器构成，等同于线性均衡器，作用为均衡信道的前导失真。第二部分为反馈节，由一个字符检测判决器和一个反馈横向滤波器共同构成。
2.块式数据检测技术
在块式数据检测技术中，需要充分利用信道估值信息，而且每块未知数据要在两段已知训练数据中传输，为了满足这种数据格式，我们可以连续发送由一块训练数据和一块未知数据组成的数据帧。连续的数据帧组成的数据流如图 2 所示。其中每个判决块由三部分组成，如图2 所示。
3.判决反馈块式数据检测
根据实践在直接块式数据检测中，对于判决符号的均方误差主要是根据数据块中的位置，在一块数据中，均方误差一般选择中间，而两边则是逐渐降低，因此对于短波通信而言，利用线性的块式数据检测会影响检测质量。（1）Teoplitz 情况.对Teoplitz 情形，MSE 在数据块中的分布是对称的，在块边缘的符号有最小的 MSE。思路就是先只对bo和bN-1做判决，然后把判决出来的结果当作附加训练符号继续解数据向量，向量维数每次减2，如此迭代直到所有符号都被判决出来。（2）非 Teoplitz 情况.在非 Teoplitz 情况下，由于均方误差的分布数据内不一定是对称的，由于其受匹配滤波的影响，符合估计要比MSE小，因此从每一块接收数据的第一个符号开始判决就能获得最好的性能。
4.短波快速判决反馈块式检测技术
Levinson-Durbin 算法是由自回归（AR）模型导出的求解 Yule-Walker 方程的方法，其在本质上是递归的。由于 Levinson-Durbin 算法是从一阶 AR 模型开始求解，然后进行递归求解。所以如果要求解 N 阶 AR 模型的参数，就要首先从一阶模型开始，逐步得到各阶模型的参数，才能求得N 阶模型的参数。
基于 Levinson-Durbin 算法的判决反馈块式数据检测技术的最大优势在于引入了可以直接迭代更新的中间向量，而不用在每次降阶后，重新求解一次矩阵方程。所需的中间向量只需解一次矩阵方程就可全部得出，只要把结果保存好，再与各阶所得的nz相乘即可。
3.短波通信检测技术实现的若干问题
提高短波通信检测技术，必须要做好以下几个关键点：
1.采样误差。采样误差会影响短波通信系统的检测质量，对于采样误差可以通过额外增加信道估计器阶数来抵消相邻码元的影响。当然如果出现采样误差超过一个采样间隔的时候，如果只是一味的增加抽头器阶数已经不能解决根本问题，因此对于此种情况我们应该及时对采样点进行校准。
2.信道估计中的误差控制。在DFBE检测中国对于每一块数据都必须要经过重新估算信道，但是在判决块中仅仅提供16个已知的符号作为训练序是不准确的，因此必须要采取有效地举措控制信道估计误差。具体的方式可以采取两次估值，第一次估值的方式为：可以利用前一判决块检测出 32 个的未知数据和本块 16 个已知数据一起组成 48 个训练序列来进行信道估计，这无疑给自适应算法提供了更多的迭代次数，可以得到更准确的估值信息。第二次估值就是第一次估值得出的信道信息作为自适应算法的初始值，本判决块的所有数据当训练序列重新进行一次信道估值，这是第二次信道估值。经过二次估值得到的信道信息已經非常接近实际信道了（见图3）。
总之，基于短波通信系统的广泛应用，由于短波通信环境日益恶劣，其通信质量受到诸多方面的影响，因此完善通信系统检测技术，成为电子机械通信系统质量检测的主要内容。
参考文献：
[1]范海宁，郭英，艾宇.基于原子分解的跳频信号盲检测和参数盲估计算法[J].信号处理，2010，26（5）：695-702
[2]丁玉美，阔永红，高新波. 数字信号处理—时域离散随机信号处理. 西安：西安电子科技大学出版社，2002.
[3]宋丽丽，短波数传中几种关键技术和定点化处理的设计与实现[D].西安电子科技大学，2013
关键词：短波通信；检测技术；判决反馈
短波通信属于无线电通信的一种，其在远程通信系统中发挥重要的作用。当然短波通信系统容易受到环境等方面的影响而造成短波通信系统出现不稳定现象。因此基于电子机械技术的不断发展，如何提高短波通信系统的稳定性成为通信系统质量检测的重要依据。本文结合工作实践阐述短波通信系统检测技术的具体应用提出自己的看法。
1.短波信道传输特性
短波信道是高频信号的传输通道，其主要是通过电离层将信息从发送端传输到接收端，由于电离层容易受外界环境影响，以此在短波通信系统传输的过程容易造成信道参数和信道的随机变化。结合相关原理，短波信道传输特性主要集中表现为：多径传播。由于电离层是分层的，因此在地球磁力的影响下，电波会出现各种异向的特性。例如在不同的天气环境下，短波的通信通道会出现2-4条；衰落。在短波通信系统中，即使在电离层相对平静的时期，短波通信系统也会出现接受端信号振幅的变化，相对偏移和多普勒频移。
由于短波通信系统受到短波信道非理想性的影响，导致短波通信系统在接受信号的过程中会出现频率衰落的现象，进而出现码间串扰，阻碍通信质量，因此基于短波通信系统的弊端，需要我们对短波信道进行估算，以此为后续的数据检测提供依据。信道估值器。短波通信系统的接受信号就是发送信号与信道冲激相应的卷积结果，因此信道估算的作用就是估算出信道的传递函数。通常在信道估值之前，都会对接收信号进行频率估计，去除多普勒频移的影响。因此在前面所述短波信道模型的理论基础上，我们对信道进一步抽象简化，建立 FIR 结构的信道估值器模型。通过自适应算法动态调整各抽头系数来适应信道各径分量的变化，得到相应的信道脉冲响应。
2.短波串行数据检测技术
多径效应造成的码间串扰是影响短波高速数据传输的一个严重问题，因此数据检测技术已称为短波高速串行 MODEM 研究中的重要课题之一。
1.均衡器
在短波通信系统中时域均衡是最常用的，时域均衡不仅能够得到理想的均衡效果，而且还可以通过自适应算法实现对信道的跟踪。时域均直接从信号波形出发，利用均衡器纠正畸变的波动，以此及时消除码间串扰。均衡器可以分为两类：（1）线性。线性均衡器是自适应均衡方案中最简单的形式，它的基本框图如图 1 所示。图中输入信号的将来值、当前值及过去值均被均衡器时变抽头系数进行线性加权求和后得到输出，然后根据输出值和理想值之间的差别按照一定的自适应算法调整滤波器抽头系数；（2）判决反馈均衡器。判决反馈均衡器（DFE）是由前馈组成和反馈节组成。前馈节，由一个前馈滤波器构成，等同于线性均衡器，作用为均衡信道的前导失真。第二部分为反馈节，由一个字符检测判决器和一个反馈横向滤波器共同构成。
2.块式数据检测技术
在块式数据检测技术中，需要充分利用信道估值信息，而且每块未知数据要在两段已知训练数据中传输，为了满足这种数据格式，我们可以连续发送由一块训练数据和一块未知数据组成的数据帧。连续的数据帧组成的数据流如图 2 所示。其中每个判决块由三部分组成，如图2 所示。
3.判决反馈块式数据检测
根据实践在直接块式数据检测中，对于判决符号的均方误差主要是根据数据块中的位置，在一块数据中，均方误差一般选择中间，而两边则是逐渐降低，因此对于短波通信而言，利用线性的块式数据检测会影响检测质量。（1）Teoplitz 情况.对Teoplitz 情形，MSE 在数据块中的分布是对称的，在块边缘的符号有最小的 MSE。思路就是先只对bo和bN-1做判决，然后把判决出来的结果当作附加训练符号继续解数据向量，向量维数每次减2，如此迭代直到所有符号都被判决出来。（2）非 Teoplitz 情况.在非 Teoplitz 情况下，由于均方误差的分布数据内不一定是对称的，由于其受匹配滤波的影响，符合估计要比MSE小，因此从每一块接收数据的第一个符号开始判决就能获得最好的性能。
4.短波快速判决反馈块式检测技术
Levinson-Durbin 算法是由自回归（AR）模型导出的求解 Yule-Walker 方程的方法，其在本质上是递归的。由于 Levinson-Durbin 算法是从一阶 AR 模型开始求解，然后进行递归求解。所以如果要求解 N 阶 AR 模型的参数，就要首先从一阶模型开始，逐步得到各阶模型的参数，才能求得N 阶模型的参数。
基于 Levinson-Durbin 算法的判决反馈块式数据检测技术的最大优势在于引入了可以直接迭代更新的中间向量，而不用在每次降阶后，重新求解一次矩阵方程。所需的中间向量只需解一次矩阵方程就可全部得出，只要把结果保存好，再与各阶所得的nz相乘即可。
3.短波通信检测技术实现的若干问题
提高短波通信检测技术，必须要做好以下几个关键点：
1.采样误差。采样误差会影响短波通信系统的检测质量，对于采样误差可以通过额外增加信道估计器阶数来抵消相邻码元的影响。当然如果出现采样误差超过一个采样间隔的时候，如果只是一味的增加抽头器阶数已经不能解决根本问题，因此对于此种情况我们应该及时对采样点进行校准。
2.信道估计中的误差控制。在DFBE检测中国对于每一块数据都必须要经过重新估算信道，但是在判决块中仅仅提供16个已知的符号作为训练序是不准确的，因此必须要采取有效地举措控制信道估计误差。具体的方式可以采取两次估值，第一次估值的方式为：可以利用前一判决块检测出 32 个的未知数据和本块 16 个已知数据一起组成 48 个训练序列来进行信道估计，这无疑给自适应算法提供了更多的迭代次数，可以得到更准确的估值信息。第二次估值就是第一次估值得出的信道信息作为自适应算法的初始值，本判决块的所有数据当训练序列重新进行一次信道估值，这是第二次信道估值。经过二次估值得到的信道信息已經非常接近实际信道了（见图3）。
总之，基于短波通信系统的广泛应用，由于短波通信环境日益恶劣，其通信质量受到诸多方面的影响，因此完善通信系统检测技术，成为电子机械通信系统质量检测的主要内容。
参考文献：
[1]范海宁，郭英，艾宇.基于原子分解的跳频信号盲检测和参数盲估计算法[J].信号处理，2010，26（5）：695-702
[2]丁玉美，阔永红，高新波. 数字信号处理—时域离散随机信号处理. 西安：西安电子科技大学出版社，2002.
[3]宋丽丽，短波数传中几种关键技术和定点化处理的设计与实现[D].西安电子科技大学，2013