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OFDM在短波通信中的應用

時間:2023-05-01 11:55:32 電子通信論文 我要投稿
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OFDM在短波通信中的應用

摘要:介紹了當前短波(HF)通信中串行、并行兩種體制的最新發(fā)展現(xiàn)狀,著重討論了正交頻分復用(OFDM)技術(shù)在HF通信中的實際應用,最后指出在短波通信中采用OFDM體制需要解決的幾個關(guān)鍵性問題。

    關(guān)鍵詞:短波 OFDM 串行調(diào)制解調(diào)器 并行調(diào)制解調(diào)器

衛(wèi)星通信和短波(1.5~30MHz)通信是目前遠距離通信的兩種主要手段。對軍事通信而言,衛(wèi)星在戰(zhàn)爭期間易被干擾或阻塞,甚至被摧毀而失去通信能力,因此,就通信的頑存性、機動性和靈活性而言,短波通信具有無可比擬的優(yōu)越性。其發(fā)射功率小,設備簡單,通信方式靈活,抗毀性強,以電離層為傳輸媒質(zhì),而電離層基本具有不可摧毀性,傳輸距離可達數(shù)千公司而不需要轉(zhuǎn)發(fā)。這些優(yōu)點使短波通信成為軍事部門及其它機構(gòu)遠距離通信和指揮的重要工具。此外,在海上通信和機載通信中短波通信占有重要地位。潛艇、水面戰(zhàn)艦、遠洋商船、漁輪和科考船隊通常都配備短波電臺與外界建立通信聯(lián)系,而且海上通信對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫笤絹碓礁,有力地推出了海上短波通信技術(shù)的發(fā)展。機載短波、超短波通信是航空通信的重要手段,特別當飛機要進行低空、超視距和遠距離通信而又缺乏現(xiàn)代預警機與機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)時,機載短小、超短波通信成了唯一的通信渠道。

1 短波通信中傳輸高速數(shù)據(jù)信號的調(diào)制技術(shù)

短波傳輸分為天波和地波兩種方式。對天波傳輸方式而言,短波信道是一種時變色散的信道,它利用電離層的反射傳送信息。由于電離層是分層、不均勻、各向異性、隨機、有時空性的介質(zhì),因此短波信道存在多徑時延、衰落、有時空性的介質(zhì),因此短波信道存在多徑時延、衰落、多普勒頻移、頻移擴散、近似高斯分布的白噪聲和電臺干擾等一系列復雜現(xiàn)象。此外對現(xiàn)代短波通信系統(tǒng),信道大多數(shù)具有頻率的選擇性,多徑傳輸產(chǎn)生了信號的相干衰落與符號干擾,短波通信的性能在很大程度上取決于系統(tǒng)設計對信道傳輸補償?shù)男Ч。短波信道通常情況下是一種緩慢變化的信道,多徑延遲典型值2~8ms,多普勒頻率擴展的典型值0.1Hz,多普勒頻移在0.01~10Hz范圍內(nèi)變動,在高緯度地區(qū)多徑延遲可達13ms以上,多普勒擴展可達73Hz。

多徑效應引起的時域擴展是限制數(shù)據(jù)通信速率的主要因素。目前短波通信中存在并行制和串行制兩種體制。并行體制是將發(fā)送的數(shù)據(jù)并行分配到多個子通道上傳輸,串行體制使用單載波調(diào)制發(fā)送信息。關(guān)于串行和并行兩種調(diào)制方式到底哪種優(yōu)越,一直有爭論。文件認為:這兩種調(diào)制解調(diào)器在低速通信中已使用多年,沒有哪一種顯示出絕對的優(yōu)勢,目前在北約9.6kbs HF通信標準中同時考慮串行、并行調(diào)制體制。而絕大多數(shù)認為串行體制更優(yōu)勢,若在可通率相同的情況下,比較二者的誤比特率,則串行比并行體制低。

串行體制的特點是在一個話路帶寬內(nèi)采用單載波串行發(fā)送高速數(shù)據(jù)信號,因此提高了高頻發(fā)射機的功率利用率,克服了并行體制功率分散的缺點。由于串行體制采用了高效的自適應均衡、序列檢測和信道估算等結(jié)合技術(shù),能夠克服由于多徑傳播和信道畸變引起的符號干擾(ISI)。目前最先進的串行體制調(diào)制解調(diào)器采用256QAM調(diào)制,應用一種被稱為“分組判決反饋均衡(BDFE)”的技術(shù),在3kHz帶寬上數(shù)據(jù)傳輸速率達16kbps。

并行體制已經(jīng)存在幾十年了,上個世紀90年代中期以前,并行體制的各個子載波在頻率上是互相不重疊的

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