短波差分跳頻通信系統(tǒng)的軟件無線電實現(xiàn)

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1、第一章緒論第一章緒論帚一早珀T匕短波通信和衛(wèi)星通信曾經(jīng)是最重要的遠程通信手段，并在各個領域都得到了廣泛的應用。特別是在軍事部門，短波通信是軍事指揮、聯(lián)絡的重要手段之一。然而，就通信的頑存性，靈活性和機動性來說，短波通信具有無可比擬的優(yōu)越性，特別對軍事通信而言，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，短波通信則由于利用電離層作為傳輸媒介而具有較強的抗毀性，傳輸距離可達數(shù)千公里而不需要轉(zhuǎn)發(fā)，同時兼具設備簡單、成本低廉、發(fā)射功率小，使用簡便、通信方式靈活等固有特點，從而使其具備在惡劣電磁環(huán)境下低限度通信的能力。因而成為信息化戰(zhàn)爭條件

2、下遠距離通信和指揮領域必備的通信基礎設備。但是基于短波信道的自身特點，傳統(tǒng)的短波通信【l】【2】方式也有其固有的缺點。由于電離層是分層、不均勻、色散、隨機、有時空性的通信媒介，所以短波信道是一個典型的變參信道?【3】，短波信道存在著嚴重的多徑時延、衰落、多普勒頻移、近似高斯分布的白噪聲，信號電平的快速起伏等復雜現(xiàn)象，同時，大量短波電臺的帶內(nèi)干擾，使可用短波頻段存在時變的窗口效應，工作頻率需要不時更新，從而導致短波通信的可靠性與有效性一直不甚理想。目前，短波通信的通信速率較低，可通性不高，影響了短波通信系統(tǒng)的性能。國外近年來新推出的相關跳頻增

3、強型擴譜電臺(CorrelatedHoppingEnhancedSpreadSpectrum)，簡稱CHESS電臺，它從高速差分跳頻新體制出發(fā)，較好地解決了提高數(shù)據(jù)速率和抗跟蹤干擾等問題【4】【51，代表了當前短波通信的一個重要發(fā)展方向，這也是本文研究和開發(fā)的重點。1．1短波信道特點短波波段為1．5—30MHz頻率范圍，主要靠電離層反射來進行遠距離天波傳播，也可以和中長波一樣進行短距離地波傳播，由于地波通信沿陸地傳播時受到地球傳導率、地形地貌、極化方式、頻率的影響，信號衰減迅速，通信距離在幾十公里以內(nèi)。天波方式則可以超越復雜的地貌特征進行跨

4、度達上千公里的遠距通信，所以天波傳播較地波傳播更具有普遍意義。天波傳播方式以電離層作為傳輸媒介，電磁信號到達電離層后，一部分能量被電離層吸收，一部分能量被反射和折射回地面。電波頻率越高，電波穿透電離電子科技火學碩士學位論文層的能力就越強。由于短波信道屬于隨機變參信道，即傳輸特性是時變的，且無規(guī)律，存在多徑效應、衰落、多普勒頻移等特性，故而短波信道又被稱為時變色散信道。這些信道特性都是信號傳輸?shù)牟焕蛩亍?．1．1短波信道的多徑效應和時間色散由于短波利用電離層進行天波傳播，多種因素催生了多徑效應【l】：一是地波和天波傳播的電波疊加產(chǎn)生的多徑；

5、二是天波從不同的電離層反射產(chǎn)生的多徑；三是電波在電離層和地面經(jīng)過多跳反射產(chǎn)生的多徑；四是電波的發(fā)射時的仰角不同產(chǎn)生的多徑。這些多徑信號通過不同的傳輸模式以不同的路徑長度、不同的時間延遲到達接收端。由于不同的多徑成分具有的隨機相位和衰落幅度，各種路徑的群延遲是不同的，疊加之后的多徑信號會在接收端引起信號波形失真。從時域來看，信號的多徑效應徑引起信號時間上的延展即時間色散，從而導致相鄰信號間的碼間干擾(ISI)和信號模糊，同時，從頻域分析，若發(fā)送信號的帶寬超過信道相干帶寬，則從頻率響應可以看出，多徑效應將導致信號的頻率選擇性衰落。短波的多徑時延

6、具有多種特征：一是多徑時延隨著工作頻率的變化而變化。二是多徑時延會隨時間而改變，這是因為電離層的電子密度隨季節(jié)和晝夜而變化，除此之外，電離層的結(jié)構在較短時間內(nèi)還存在著較快的隨機起伏。三是多徑時延與通信距離密切相關，在200～300km的短波線路上，電離層與地面間的多次反射使多徑時延最壞，可達8ms在2000～8000km的短波線路上，可能存在的傳播模式減少，故多徑時延只有2-3ms；當通信距離進一步增大時，多徑時延又隨之增大，當距離為20000km時，多徑時延可達6ms。1．1．2短波信道的多普勒頻移和頻率色散上文中提到的短波傳輸中的多徑效

7、應，不僅使接收信號的振幅隨機波動，也會導致信號的相位起伏不定，同時，在單一傳輸模式下，電離層經(jīng)常性的快速運動也會導致接收信號的相位產(chǎn)生隨機起伏的變化。這種相位的起伏，可以看成由于電離層不規(guī)則運動引起的高頻(HF)載波的多普勒頻移[71。當有多普勒頻移存在的時候，從頻域上來看，信號的頻率結(jié)構會發(fā)生變化，導致頻譜畸變。從時域的角度來看，其信道的傳輸函數(shù)是時變的，這意味著短波傳播中存在著時間選擇性衰落。多普勒頻移在日出和日落期間呈現(xiàn)出較大的數(shù)值，當電離層處于平靜的夜間，．2．第一章緒論不存在多普勒效應。1．1．3短波信道的衰落和干擾狀況衰落‘8】

8、【91是指接收端信號電平強度隨機變化的現(xiàn)象。在短波通信中，即使是在電離層的平靜時期，也不可能獲得穩(wěn)定的信號，接收端信號振幅總是呈現(xiàn)忽大忽小的隨機變化。衰落可分為快衰落和慢衰落，連