无线信道 像传输系统设计

1．3 关键技术

1．3．1 天线设计

由于发送端设备位于导弹上，接收端设备位于飞机上，故而存在收发天线失配问题，设计时接收端天线采用圆极化形式，发送端天线采用一对垂直分布的线极化天线，这样将极化损耗降到最低，有利于接收端的接收。同时考虑通信时抗干扰问题，发送端天线采用后向天线图形式，为增加抗干扰性，还要求发送端天线具有一定的增益。图2为发送天线仿真图。

1．3．2 信源信道联合编解码技术

由于红外导引头的图像格式不是标准的视频图像格式，普通的视频图像压缩标准并不适用；红外导引头的图像具有目标形状变化比较快的特点，也不适用帧间压缩方式；同时考虑到弹上应用环境的特殊性，压缩算法必须具有硬件实现简单、体积和功耗小，考虑实际使用环境，其压缩和解压缩算法实现还必须具备实时性强的特点，因此，选用多分辨率重采样图像压缩算法对图像数据进行压缩。

根据压缩后的图像比特数，将全帧数据分为若干个子帧，对每个子帧进行RS编码，然后将所有子帧进行交织以打乱信道突发干扰对传输信息的影响。

接收端若使用软件对RS码解码，会造成较大的时延，故使用硬件完成图像数据的解交织、译码和状态数据的译码，使用软件完成图像数据的解压缩和图像显示。

1．3．3 信号处理平台的选择与设计

设计初期必须进行发送端和接收端的信号处理平台的选择。目前信号处理平台有三种模式：纯DSP，纯FPGA和DSP加FPGA模式。纯DSP模式下最大限制是其只能进行流水线操作，对于控制和其他操作并行的设计并不适合，DSP加FPGA模式灵活性最好，但是调试较为麻烦，同时考虑实际使用体积和功耗，最终选择采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程阵列)作为信号处理平台。目前ALTERA公司的高端产品接口丰富，内部具有大量的宏单元，且有内嵌RAM块、DSP块、锁相环(PLL)，可作为一个可编程的片上系统(System on a Programmable Chip)使用，具有很好的可重复性和可靠性，同时调试上可以采用内部逻辑分析仪signapⅡ，人机界面非常友好。

2 验 证

为验证系统设计可靠性，在实验室内测试了实时时延，通过室外验证试验验证了作用距离。实验室内原理框图见图3。室外验证试验框图见图4。

因为实际最大的空间传输时延是可以计算出来的，使用衰减器将发送端和接收端直接连接在一起，直接测试发送端和接收端的图像数据起始端的信号差异即可测出系统时延。为进行此测试，综合基带和信号处理机都特地产生一个状态信号，分别表示发送端接收到图像数据时的状态和接收端接收图像数据时的状态，此两种状态信号直接进入示波器中，示波器对两路输入采用触发状态采集，两路信号的时间差加最大空间传输时延即是系统的时延，反映出系统的实时性。通过测试，时延满足系统要求。

室外验证试验中，接收天线采用双天线接收，增益为17 dB，选择分集合成接收机，在发射系统天线前端使用衰减器。收发两地实际距离为9．1 km，衰减器在54 dB时接收端图像及同步信号皆正常，在55 dB时图像出现马赛克现象，同步显示正常。由于测试缘故，系统损耗比实际使用时的损耗多5 dB。系统作用距离要求为20 km，由以上测试可知，作用距离完全满足要求。

3 结 语

针对系统要求，通过多频点传输完成多信道并存问题，通过科学分配系统参数，合理选择收发天线类型，并采用多分辨率重采样图像压缩加RS编码加交织的信源信道联合编码，成功解决图像在干扰信道下的传输问题，目前作用距离和时延测试满足系统要求，验证了设计的合理性，并为其他图像传输系统的设计提供有益的参考。