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随着通信技术的不断发展,寻求一种方便可靠的远程通信手段是各种组织不断努力的研究方向。短波(3~30MHz)通信虽然不是现有的各种通信手段的主要方式,但是对于军事和突发通信的各种通信方式,就顽存性、机动性和灵活性而言,短波通信具有比其它通信方式无可比拟的优越性。不过,在电离层中反射的短波通信信号不仅会受到噪声的影响,也会受到电离层变化产生的严重时延和多普勒效应。这些都是短波远程高速通信的巨大挑战。
本文系统地阐述了一种基于软件无线电设计的短波通信系统。
首先,分析了信道时延、多普勒效应和噪声的影响,重点针对短波信道环境的恶劣特点分析了用于短波通信的调制和编码方式,给出了使用差分OFDM技术可以很好地抵消这些干扰的结论。根据短波通信系统带宽的限定给出了适用于短波通信的低速率语音编码的MELP实现方案。其次,分析了频域差分检测(FDDD)和时域差分检测(TDDD)的性能,给出了OFDM子载波带宽和BER之间的关系,说明使用最佳的子载波带宽设计可以很好地提升差分检测在短波通信中的性能,而结合LDPC信道编码和LDPC-BICM-ID译码结构可提升系统的差错控制性能。
第三,提出了用于短波通信的软件无线电架构和实现方法,给出了具体的接收机同步系统,针对上述的差分OFDM调制结构设计了适合于短波数话混合传输的协议和帧结构。
最后,综合了上述各种设计方案后用C语言实现了用于短波通信的DM-OFDM系统的原型设计。从仿真结果中可以得出结合了差分OFDM调制和LDPC信道编码的系统比DRM标准定义的系统在高斯白噪声和各种短波信道下的性能都要好。同时,结合电台的实际系统在各个方面也有不错的表现。