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1卫星数字通信的概述
卫星数字通信是航天技术与电子技术相结合而产生的一种新型的通信方式,有着重要的作用。卫星数字通信通过中继站和终端站来实现通信目的的,具体来说卫星数字通信的中继站是人造卫星,终端站为地面站,可以有多个终端站,来实现两个或者多个终端站之间的通信,这种通信具有容量大、区域广的特点[1]。在卫星数字通信中应用的人造卫星叫做通信卫星,它与地球的自转的周期与方向同步,所以也叫做地球同步卫星,通信卫星始终固定在天空中某一位置上,方便地面与卫星的通信。卫星数字通信技术是我国广播电视节目传输中应用到的主要技术之一,随着数字技术的发展,它在广播电视传输中的优势更加鲜明。与微波数字通信传输相比其优势具体表现在:一是覆盖面广;二是投资成本低且建设快;三是传输信号的质量高;四是便于维护;五是运行成本低。与模拟卫星广播相比其优势具体表现为:一是可以节省卫星频率资源;二是,节省运行成本;三是节目信号质量高;四是数字信号处理与开发更加方便。
2卫星数字通信系统的基本原理
2.1卫星数字通信系统的组成。在广播传输中卫星数字通信系统主要由卫星上行发射站、测控站、星载转发器以及卫星接收站这四部分组成。广播数字卫星上设有C波段转发系统和Ku波段转发系统[2],上行发射站的主要作用是发射C波段信号和Ku波段信号,并接收卫星下行转发的微波信号。具体机制为:上行发射站将广播控制中心发送来的各种信号进行处理与调制,将上频率与高功率进行放大后,将上行C波段信号和Ku波段信号通过定向天线发射给卫星。上行发射站接收卫星下行转发的微波信号的作用是对卫星转播节目的质量进行监测。星载转发器的作用是将地面上行站发送的上行C波段信号和Ku波段信号进行接收,并将接收的上行微波信号进行放大以及变频处理后,再进行放大,然后将经过一系列处理的信号发射给地面服务区。星载转发器相当于中继站一样发挥作用,它的优点是保障广播信号以最低的附加噪声和失真进行传送。
2.2卫星上行发射站系统。广播电视台的覆盖性广的特点,起到最重要作用的部分是卫星上行站系统,上行站的设备一旦发生故障就会导致整个广播电视信号的传输会全部中断,这就要求在上行站应用的设备安全性、稳定性、以及可靠性要非常高,并且要存有备份。广播卫星上行发射站可以将一路或者多路信号传送到卫星,卫星转发其在广播电视卫星中设有C波段信号转发系统和Ku波段信号转发系统,它的作用是将上行发射站传送的信号进行接受,另外也将下行信号转发给广播地面接收站。卫星上行发射站的主要由天线分系统、高功率放大设备、低噪音接收设备、上下变频器调制解调器、系统监控设备以及附属设备构成的。其中天线分系统中天线的作用是将发射功率转化为电磁波能量由上行站传送给卫星,同时也会将及微弱的有空间卫星发出的电磁波能量进行转化,转化成为同频信号来传送到接收机。在卫星上行站系统中低噪声接收设备是进行第一级放大的,高功率放大设备是进行第二级放大的;上下变频器的作用是搬移在射频与中频之间的频谱;调制解调器的作用是对信号进行调制,将广播控制中心发出的信号调制后传输到空间卫星,可以降低信号传输的噪音干扰的影响;系统监控设备的作用是对上行站的所有关键设备进行监控,来方便掌握每台设备的工作状态以及主要指标特性等。
2.3星载转发器。星载转发器在数字卫星通信系统中有着重要的地位,起着中继站的作用,它的性能好坏可以对数字卫星通信系统的工作质量造成直接影响。所以星载转发器在放大和转发地面站传送的信号时其附加噪声以及失真性能应该保持最低。星载转发器的噪声包括非线性噪声和热噪声,其中非线性噪声的来源主要是转发器电路或者器件特性的非线性,而热噪声的来源主要是设备的内部噪声以及通过天线传来的外部噪声。转发器可以分为两大类:其一是透明转发器;其二是处理转发器。其中透明转发器的作用是将地面发来的信号进行低噪声、频率以及功率放大后进行转发,它主要应用于模拟卫星通信系统中。另外处理转发器不仅可以转发信号还可以进行信号处理,多应用于数字卫星通信系统中,它可以很好的消除噪声的积累。
3卫星数字通信系统在广播传输中的应用
3.1卫星数字广播。将卫星应用到广播节目的传输中,是为卫星应用技术的重大突破,并且卫星数字传输在广播节目中有着越来越重要的作用。节目信号到达播控系统后,数字矩阵被中控机房进行切换,然后将要输出主路和备路节目信号分别送到光端机和微波端机,通过光缆以及微波传输到云岗卫星地球站,卫星站接接收到来自主路和备路信号后,通过卫星上行系统来实现广播电台节目的全面上星[3]。
3.2卫星转播车与现场直播车。卫星转播车与现场直播车不仅丰富了节目的传输手段,而且保障了直播节目的安全播出。卫星转播车与现场转播车的车系统的作用有:一是,可以传输高质量无线数字,提供高质量的转播传输以及支持节目直播的制作;二是,还可以解决部分主要节目的应急制作以及传输问题;三是,具有采集、传送以及直播音频、视频、网络音频节目、网络视频节目的能力。卫星转播车和卫星直播车不仅可以组合使用,而且可以独立完成节目的直播与传送任务,它们的存在可以为广播节目的直播与传送提供一个强大而又灵活的移动技术平台。其中卫星转播车可以通过三种传送方式实现转播的目的,分别为卫星传送、地面微波传送、地面电信线路传送,它主要用在大型转播现场的,为现场提供移动技术平台,支持信号的双向传输。卫星转播车技术系统主要包括:车载传送系统、卫星转播车音频系统、以及固定地面站传送系统等。现场直播车主要应用在国际台各调频栏目在各直播现场提供一个移动技术直播平台。其系统主要包括车载音频系统、车载视频系统、传送系统等。现场直播车的传输能力也很强大,可以实现数据的双向传输,并可以进行多业务传输,现场直播车可以在大多数的传输环境中进行独立作业,能够很好的完成直播传输任务。
4结束语
卫星数字通信技术一定会有更加广阔的应用空间,在广播电视传输的作用也将会越来越不可替代,系统功能不断的完善不断的强大,会更加有效的推动广播传输的发展,因此我们需要更加重视这一技术的有效应用,让其在更多的领域内发挥作用。
作者:孙雪柳 单位:国家新闻出版广电总局763台
参考文献:
[1]喻强.数字卫星通信在广播传输中的应用[J].科技展望,2015,12:111.
关键词:数字通信技术;教学内容;教学模式;考核方式
一、引言
《数字通信技术》是通信技术、移动通信技术专业的一门核心专业基础课。这门课程先修课程有《电路分析基础》,后续课程有《通信终端原理与维修》《移动通信技术》等,学习本门课程可以培养学生对通信电子电路的认识,简单设计、调试与维修能力。
通过近年教学实践,数字通信技术在传统教学中存在以下主要问题。一是存在理论知识过多、学生基础差而难以接受的矛盾;二是教学方法单一,采用传统注入式授课,考虑教学进度多,顾及学生主动性少,导致学生学习积极性不高;三是在学生学习成绩评定中主要以理论考试为主,常忽视了学生实践教学环节表现,不利于学生专业动手能力的提高。基于上述原因,高职数字通信技术课程改革势在必行。笔者以山东轻工职业学院为例,从教学内容、教学模式及考核方式等方面进行数字通信技术课程改革。
二、《数字通信技术》教学内容改革
高职教育的办学理念是培养具有创新精神的职业型、应用型的专门人才,在专业理论基础教学观念上要以“够用”、“适度”为原则,理论教学中避免过多过深的理论探究和数学推导同时增加实践教学环节,通过实验、实训培养学生通信基本操作技能。数字通信技术部分按照信号流程整合内容,分为终端技术(信源编码、信道编码)、基带传输技术、频带传输技术等模块,如下图1所示,将授课内容分为:数字通信认知、信道认知、信源编码、信号传输及通信系统同步等模块,其中在信道认识和信号频带传输两个模块增加了实验内容,该课程课时分配如表1所示。
三.《数字通信技术》教学模式改革
1.理论与实践相结合
让学生边做实验、边看现象、边听课,在做中学这种教学方式更适合高职院校学生特点。例如讲到脉冲调制编码时,讲解模拟信号变成数字信号后,可以通过实验室示波器来观测信号波形的变化,学生就能很快明白“PCM编码的过程实际就是模拟信号变成数字信号的过程”。通过理论与实践的有机结合,使学生对自己通过实验最终得出的结论有更加深刻的理解。
2.加强实验教学改革
减少验证型实验,增加设计型实验,将原有的实验进行优化组合,精简实验内容,以提高实验效率,例如给出具体电路图及实验要求,适当讲解相关知识点后,要求学生做一些简单实验,如讲到数字信号调制时可让学生自己动手完成电路的制作和调试,这样使学生提高动手能力并理解知识点。
3.开放式课堂的营造
教师在教材选取上不能只局限于一本教材,而需要参考最新的通信行业内部论文和相关材料,备课内容要不断更新和补充,使得教学内同在设置上能够紧跟先到通信的发展。同时授课方式也可多样化,对于新技术可以请一些校外专家、技术人员以讲座、论坛的方式进行教授,也可以让学生去实地参观,以便于理解和接受。
四.《数字通信技术》考核方式改革
改变传统单一笔试考核方式,建立多元化的考核体系。本课程考核评价以学生为中心,准确地考查学生在知识、技能、素质方面是否达到目标,全方位、多角度地反映出学生的综合能力及素质。其中,把项目评价和终结性评价相结合,以项目评价为基础,对成果进行自我评价和教师评价,注重学生参与学习与实践的积极性、创新能力、自信心的培养。
在制定考平方式时,必须合理增加实验及其他课堂以外教学成绩比例,以能力为标准,以运用为核心,区别于单一笔试的考评,应采取考核面广、比例适当的考试方式,例如《数字通信技术》课程总成绩(100分)=平时成绩(10分)+项目考核(60分)+终结性考核(30分),其中项目化考核与评分标准如表2所示。
五.结论
在数字通信技术课程改革探讨与实践中,山东轻工职业学院尝试多种手段来提高教学水平和完善教学质量。目前,该课程所选取的教学内容、教学模式和考核方法,能很好地帮助学生理解和掌握数字通信系统的知识点,提高他们的动手实践能力,同时也提高了教师的教学质量。
参考文献:
[1]杨鸿波,柴海莉,魏英.培养创新潜能的《电路分析》课程改革.
[2]周友兵.高职《数字通信技术与应用》课程建设的探索与实践.
【关键词】数字通信网技术;发展;分析
现代社会是信息时代,信息交流是人们最迫切的需求,最为传输信息和交换信息的主要手段,通信已经推动社会进步的利器,数字通信网技术在网络技术的发展下,得到了迅速的发展,给人们的生活和生产带来了极大的便捷。
1数字通信网技术的发展历程分析
最早使用通信网技术的就是专用电话网以及公众电话网,最开始的模式是人工磁石式与共电式,后面发展为自动步进制与纵横制,专用电话网与公众电话网服务好、稳定性高,受到了当时的一致认可。其中,专用电话网的针对性更强,是为了满足内部人员而专门组建的通信网络。数字通信系统主要由发送设备、接收设备以及传输设备构成,在整个系统之中,传输线路的投资时最大的,为了提升系统的运行效率,需要采取科学的措施实施多路复用技术,从本质上而言,多路复用技术就是将不相关信号合并起来,让其能够在同一天信道中来通信,其通信过程并不会受到其他因素的影响。其中,常用的技术有时分多路复用技术、频分多路复用技术、光通信波分复用技术几个方面。
1.1室内与长途数字电话网络的发展历程
数字电话系统诞生于1962年,工作原理是应用时分多路技术与脉冲编码调制技术,是一种公用通信网,技术参数采用64kb/s数字信号,在同一对线路上进行传输,这一系统在市内电话交换局间线路中得到了快速发展,并形成了市内数字通信网,后来这种技术逐步应用长途电话干线之中。
1.2综合业务数字网的发展历程
在80年代初期,市内电话与长途电话开始使用光纤光缆,并继续采用PCM/TDM系统,但是,光纤的传输速率与电话路数得到了有效的提升,同时,在计算机的普及之下,数据通信网开始普及。数据通信网主要为局域网和广域网两种类型,其中,局域网就是在各个单位中设置的专用通信网络,覆盖范围较大的称之为城域网。在人们需求的变化下,SMDS制式开始诞生,有效满足了数据通信网络的发展需求。此外,视频业务与图像业务出现,其中代表性的就是静止图像、可视电话、可视会议、高清电视等等,这种数字化技术与PCM技术不同,其传输需要有运动补偿技术和压缩编码技术的支持才能够顺利完成。音频信号与视频信号采用的都是二进制数字信号,其数据传输与数据交换能够同时进行,在这一背景下,综合业务数字网开始产生,最原始的综合业务数字网仅仅只有传真、电话、静止图像、可视会议、低速计算机数据几个内容,在技术的发展下,开始出现彩色电视、活动图像以及高清电视压缩编码信号。
2现阶段下与数字通信网相关的技术
目前的数字通信网就是传统通信网,主要以数据业务和语音业务为主,其业务范畴是十分广泛的,内容有用户接入网、用户驻地网与核心网几个内容,通信网的连接方式有网络间连方式与直连方式两类,交换机则有电路交换型交换机与数字交换型交换机两类,一般情况下,通信网中最常使用的是前者,这样可以有效提升通信效率,与之相关的技术有以下三种类型:
2.1智能网技术
尽管IN技术在近年来的发展势头迅猛,但是随着数字蜂窝系统、无线本地环路系统与数字无绳系统技术的发展,智能网技术开始出现,在未来阶段下,智能网技术能够在电信业务信息转换方式与网络共享上发挥出重要的作用。
2.2分组交换技术
分组交换技术也是一种常用的数字通信技术,采用这一技术能够实现不同类型通信资源的实时共享,传输速率也不高,可以充分的将节点的转发功能以及储存功能利用起来,再采用相应的信息通道来处理数据,这样即可满足目标需求。
2.3异步传输网络技术
异步传输网络技术的宽带容量非常的灵活,属于传统技术的扩展,这一技术能够解决宽带业务服务时间的分配问题,在宽带网络的发展中起着重大的作用。就现阶段来看,关于异步传输网络技术的研究,主要集中在卫星传输规范上。
2.4移动通信网
移动通信网有着自主性、可移动性的特征,不会受到时间和地点的限制,移动通信网主要包括两种类型,就是双向对话式蜂窝公用移动通信网以及单/双向对话式专用移动通信网。在现代社会,对于电信企业而言,多媒体业务属于新型市场,其发展的主要驱动力就是互联网,如果将互联网应用到移动通信中,那么互联网的用户群必然可以极大的推动移动通信网的发展。此外,利用互联网也能够提升大众有线市场的可移动性。通信网的连接模式包括端对端直连方式与网络交换机间连方式,为了提升网络的运行效率,对于一般通信网,是不需要采用直接互连方式的。而交换机则包括电路交换以及数字交换两种形式,前者就是在用户与公共控制方式之间的传输信息通路,后者则可以将传输数据分割成为不同的数据包。在移动通信网之中,常用的有帧中继技术,对于网络的互联,该种技术主要针对需要增加带宽的用户所设置,帧中继则属于数据链路的传输系统,该种操作模式主要针对高速假设,不需要进行误差矫正,在每个节点中,只要进行CRC检测,一旦出现错误将其丢弃即可,该种技术能够有效保障传递目标的准确性。
3结语
总而言之,在社会的变革之下,数字通信技术已经取得了突破性的进展,各类技术都在社会生产的不同领域中得到了广泛的应用,各类技术都开始逐步的趋于成熟。而航天技术、微电子技术以及计算机技术的发展也带动了相关产业的发展,很多产业都开始朝着宽带化、智能化的方向发展,目前,数字通信网技术成为了很多技术发展的支撑,但是,我国的数字通信网技术还处在初级发展阶段,相信在不久的将来,这一技术必然可以不断完善。
参考文献:
[1]陨淑玲,王俊景.现代通信技术发展趋势分析[J].产业与科技论坛,2014(05).
[2]周英.关于现代通信技术作用的再思考[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2008(11).
一、当代数字通信的发展概况
人类对信息交换的要求随着信息化社会特征的日渐显现日趋提高,数字通信的快速发展快速满足了信息化社会所需要高速率﹑大容量﹑多媒介的通信要求,成为当今通信领域发展的一种必然趋势。数字通信可以大大改善通信质量、提高通信传播速率、丰富通信内容,在理论上、技术上和客观需求上有着其他通信手段无法比拟的优势,因此通信国际上数字通信迅猛发展并逐渐占据主宰地位,随着数字通信技术的不断推进,数字通信以其抗干扰能力强、无噪声积累、高效﹑通信质量不受距离的影响、易于保密和可靠性高等优势,在短波通信、移动通信、微波通信、卫星通信、电话数字化、电视数字化以及光纤通信等现代通信的数字化技术和各种通信方式中都得到了广泛的应用,另外数字通信也广泛应用于包括在军事上和。同时,数字通信促进了经济的发展进步,也促使通信行业更加快捷的发展。
二、当代数字通信的特点
(一)数字通信抗干扰能力强
数字通信是以数字信号作为载体来传输消息的,数字信号传播数据、文字、声音和图像等形式简单,通常只有“0和1”两种区别鲜明的形式,本文由收集整理由此数字通信表现出较强的抗干扰能力,主要有以下几个方面原因:其一,数字信号在传播过程中先经过信号放大器,增强信号强度,所以当数字信号到达终端接收器时易于再生,可以减小信号传输中的失真。其二,数字信号的传播过程中可消除噪音干扰。数字信号以离散性进行传播不可避免的会受到系统内部和外部的噪声干扰,但是数字信号通过中继再生后可以避免信号噪声的叠加,只要噪声绝对值在一定的范围内就可以消除噪声对信号传播的干扰。
(二)数字通信保密性强
数字通信保密性强是其在通信领域领先于其他通信方式的重要因素,数字信号作为数字通信传播信号的载体,可采用纠错编码和扩频技术将各种消息模拟的和离散的都可变成统一的数字信号进行传输,同时,数字信号处理与智能化控制功能数字信号通过差错控制编码,将其信号在编码器与密码相捆绑,在进入信道传播,接收方则通过解码器解除密码限制,取得信号传播内容,由此提高通信的保密性、避免了传播信息外漏。
三、当代数字通信存在的问题
(一)数字信号同步率低
同步是数字通信核心部分,是进行信息传输的前提和基础,同步系统性能能够决定通信系统性能的降低,可以说没有同步就没有数字通信,数字通信的同步包括比特同步、符号同步、帧同步、载波同步、网同步等。数字信号同步率低是数字通信技术的核心问题之一。数字信号在输送传播时,可能会出现系统内部干扰和系统外部干扰,内部系统干扰包括信道衰减与滞后、时钟抖动等,外部系统主要是外界的噪声干扰等。
(二)数字通信占用的信道频带较宽
信道的传输频带包括多个被传输信号占用的已用子频带,目前数字通信弊端包括数字信号传输过程中占用的信道频带较宽现象。数字信号频率也从直流一直到无限高,频带非常宽,它的频带的高频段和低频段区分比较明显,在数字信号传播的时候,主要信号和能量集中在信道频带的低频段,当一系列数字脉冲信号通过带限的电缆传输信道时,虽然比较低的频率成分通过了电缆传输信道,但是还携带部分信号的高频成分在低频通信道时会被滤,从而使输出波形出现了失真,造成数字通信传播信号的准确性。
(三)数字通信频带利用率低
数字通信传输系统的频带利用率是指所传输的信息速率或符号速率与系统带宽之比值,描述数据传输速率和带宽之间关系的一个指标,也是衡量数据通信系统有效性的指标,它的信号传输方式包括基带传输与频带传输技术,其中数字通信频带利用率越高,在相同的情况下可系统的容量就越高。但是目前数字通信频带还存在利用率较低的问题,主要由于通信系统中无线信道的多样性和特殊性以及受信道编码的制约,同时,通信系统的工作频带不可避免地存在着非线性的影响,使频带内的各信道之间存在着某种相互的干扰,各种无线数字通信能够达到2bits/sec/hz的频带利用率已经算比较高了。
四、相应数字通信问题的优化方法
(一)实现数字通信的帧同步与数字锁相环提升同步率
目前,针对数字通信领域的同步问题,我们从三个方面对其进行研究:一是位同步信号的性能要求;二是数字通信中的同步系统结构;三是位同步信号对通信系统误码率的影响。主要采取帧同步与数字锁相的方法来处理数字通信系统中数字信号的同步问题,数字通信中由一定数目的码元组成一个个字进行传输称之为一帧,帧同步信号的频率可很容易由位同步经过分步得到,在发送一个数据帧之前,都要发送这一同步帧,并且在接收端对同步帧的数据进行预先存储,接收端再根据预先存储的同步帧和通信时接收到的同步帧来判断同步偏差,再根据偏差移位移到计算的相关函数值最大,以达到数字通信的同步。
所谓数字锁相环(dpll)是直接从接收数据信息中提取位同步信号的一种环路,通过数字锁相环可以实现数字通信提升同步率。它通常利用稳定频率的振荡器从鉴相器获得的与同步误差电压,数字鉴相器关系到整个锁相环路的优劣,数字鉴相器首先从基带信息中索取位信息,再通过控制器在信号钟输出的脉冲序列中附加或扣除一个脉冲,最后调整加到鉴相器上的位同步脉冲序列的相位,以达到数字信号的同步。
(二)利用宽频带信道数字信号处理技术来压缩数码率
随着光缆和数字微波等宽频带信道的大量利用以及数字信号处理技术的发展,数字信号处理技术可以把声音、视频和图片等信息转变为可以高度集成化的数字信息。目前,可利用宽频带信道数字信号处理技术来压缩数码率,解决数字通信占用的信道频带较宽问题,例如:可将一路数字电话的数码率由64kb/s压缩到32kb/s甚至更低的数码率。
(三)强化码分多址技术应用提升频带利用率
码分多址技术(code division multiple access)它是扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术,也是一项用于提供十分清晰的语音效果、提升频带利用率的数字技术,本身具有高效的频带利用率高、话音质量好、电磁辐射小、掉话率低、容量大和覆盖广等特点,码分多址技术将话音频号转换为数字信号,给每组数据话音分组增加一个地址,进行扰码处理,再用一个带宽远大于具有一定信息数据信号带宽的高速伪随机码进行调制,在原数据信号经载波调制并发送出去之前先将原数据信号的带宽扩展,最后将它发射到空中。码分多址技术最大的优点就是相同的带宽下可以容纳更多的呼叫,所以,可以通过强化码分多址技术应用提升频带利用率。
关键词:常数字通信信号;信噪比;估计模型;算法
中图分类号:TN911.4 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 12-0000-01
信噪(SNR)又称讯噪比,反映信号抗干扰能力,是检测通信信号质量的重要指标。常规数字通信技术应用广泛,是一种具有广阔前景的通信方式,地面信道是应用最普遍的信道,但受地面环境影响,信噪比较高,信号抗干扰能力差,通信质量尚不如人意。如何测算信噪比是开展常规数字通信工作最基本的技能之一。因数字信号特性,其信噪比并非固定值,需建立估计模型,据信号样本估计,因此探求一种合理可靠的信噪比估计方法非常必要。
一、判决域与非判决域信噪比估计
(一)判决域信噪比估计
判决域信噪比估计,顾名思义,是指信号估计样本已经被调制操作,调制方式是已知的信号的信噪比估计方式。判决域信噪比估计可分为非衰落信道条件下估计、衰落信道条件下估计,前者估计模型仅混有加性高斯白噪音、后者估计模型增加衰落因子以服从某种分布。常用的数学工具包括最大似然估计、统计量与子空间分解法。基于最大似然估计的基本思路是,利用模型建立似然函数表达式,求得最大化参数值;基于统计量基本思路是通过计算统计量,建立统计量与信噪比关系式[1]。
(二)非判决域信噪比估计
与前者相反,非判决域信噪比估计中估计样本未经调制操作,其估计模型可分为完全未知信号信息全盲估计、已知部分信号信息采样估计,前者实现方式为将调制信号通过加性高斯白噪声信道后行无失真采样建立估计模型,也可以应用子空间方法,后者实现方式为基于过采样的基带信号信噪比估算法[2]。
(三)两类信噪比估计的异同
判决域、非判决域信噪比估计模型存在明显差异,前者需通过精确定位的信号,获取最佳采样,计算期望值,要求有成型的滤波器系数,后者类似于将采样点所取得信号视作“真实信号”+噪音,受伪信号影响,所得信噪比估计值略小于真实数据。
二、信噪比估计研究进展
(一)关于“判决域”研究进展
关于判决域信噪比估计研究较多,该领域最大似然估计法、统计量估计法研究结果均较充分,涵盖几乎所有的数字信号类型,估计值几乎达到理论下限,且具有较强的可操作性,可基本满足需要。
非衰落信道基于最大似然估计研究开展较早,早期相关研究主要集中在如何避免判决错误,提高估计性能。目前应用最广泛的新算法是,利用纠错编码信息为样本,行迭代信噪比估计,这种方法随着联合译码均衡与同步处理方法的应用,其估计性能得到极大的提升。期望-极大值迭代估计是目前最具代表性的迭代法,通过获取假设信息与实际信息先验概率,进行译码,行迭代计算,估计信噪比。
非衰落信道基于统计量估计法应用也较广泛,据信号处理空间维数多寡可分为基于I、Q正交信号估计与基于信号包络估计,前者适用性较强,后者适用性较差,不适用于一维信号的估计。非衰落信道基于统计量估计法据计算方法可分为二阶统计量估计法、高阶统计量估计法,后者相较于前者增加了多种信息,可抑制高斯噪声对估计值的干扰,但这种估计法计算方法繁琐,含有多种高阶矩阵,样本量过于庞大,样本精度差,从总体上看估计性能劣于二阶统计量估计法。目前,关于判决域非衰落信道信噪比高阶统计量估计法是否具有潜在的利用价值学术界仍存在争议,但多数学者认为随着无线技术的发展,高阶信号比重不断上升,二阶算法显然无法满足需要。
衰落信道是目前最常见的信道类型,分布广泛,因此关于此信道条件下判决域信噪比估算法研究较多。目前,被广泛应用于移动通信中的Nakagami-m即为衰落信道,其常见的信噪比估算法是设立两个低阶统计量进行多项式拟合,建立信噪比与统计量关系式。
(二)关于非判决域研究进展
非判决域或判决域信噪比,所应用的全盲子空间算法原理基本相同,但前者未充分考虑成形滤波对信噪比估计值的影响,其估计性能有待商榷,目前尚无纠正这方面偏差的模型研究,这可能与通过技术手段可一定程度解决此问题有关。构造L×L自相关矩阵是构造非判决域信噪比全盲子空间算法的关键步骤,但考虑到L值在2000~20000之间,该矩阵实际计算量异常庞大,并不能解决现实问题[3]。为解决以上困境,常将最小描述长度准则引入该算法,以准确寻找空间维数,但运算量仍较大。信噪比分裂符号运算研究已有数十年,已较为成熟,主要研究方向为信噪比估计效果、符号采样点数、符号内分段数。
关于非判决域衰落信道信噪比研究成果较少,尚无突破性进展,或多涉及军事、国防领域,成果不见于世。
三、信噪比研究难点与未来研究方向
判决域信噪比估计难点:(1)高阶调制信号判决域信噪比限于信号特点,计算量大且样本值偏差大,现有的估计方法不能满足实际需要,而编码迭代法需已知编码方案;(2)未知衰落信道方面,估计性能与信道特征密切相关,估计需已知信号特征,而信道特征通常具有未知性、时变性。
非判决域信噪比估计难点:衰落信道子空间算法运算量大,适用性差,其它算法也未能解决选择性衰落信道信噪比估计问题。
四、结束语
关于信噪比的研究并不仅局限于常规数字信号领域,而是涵盖信号技术各个领域。从上文不难看出,关于信噪比研究已有许多成熟成果,但随着数字信号领域的发展,会出现越来越多的盲点,信噪比估计领域仍有巨大的发展前景。
参考文献:
[1]杨哓宇.通信信号的非数据辅助信噪比估计方法研究[D].信息工程大学,2012:33-45.