[發明專利]一種短波變速通信系統及其使用的多徑估計與分離方法

有效

• 申請號: 201110180604.5
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102857448A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 吳樂南;常虹
• 申請（專利權）人: 蘇州東奇信息科技有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03;H04L27/20;H04L27/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及數字通信系統在短波多徑衰落信道上的高速數據傳輸，特別是采用一類擴展的二元相移鍵控調制和特殊的濾波器快速估計短波信道參數和高效解調短波通信數據，屬于通信信號處理的技術領域。

背景技術

1、短波通信

短波通信是利用波長為100-10m(頻率為3-30MHz)的電磁波進行的無線電通信。發射電波要經電離層的反射才能到達接收設備，是遠程通信的主要手段。

1)明顯優勢

在山區、戈壁、海洋等地區，超短波覆蓋不到，主要依靠短波和衛星，但短波通信不用支付話費，比衛星通信運行成本低。而且短波是惟一不受網絡樞紐和有源中繼制約的遠程通信手段，一旦發生戰爭或災害，各種通信網絡都可能受到破壞，衛星也可能受到攻擊，這些通信方式的抗毀能力和自主通信能力與短波通信無可相比。

2)嚴重缺點

可用頻段窄、通信容量小、信道質量差。

3)傳輸特點

短波信號由天線發出后，經電離層反射回地面，又由地面反射回電離層，可以反射多次，因而傳播距離遠(幾百至上萬公里)，而且不受地面障礙物阻擋。但在傳輸過程中，路徑衰耗、時間延遲、大氣噪聲、多徑效應、電離層衰落等因素，都會造成信號的弱化和畸變，影響短波通信的效果。由于短波信道是變參信道，時變衰落嚴重，經電離層傳輸后接收到的短波無線電信號存在著不同時延、頻移等多個分量的組合，所以如何降低信道對數字通信系統的嚴重影響，是短波通信系統必須解決的關鍵技術。

4)串行傳輸體制

目前短波通信中存在串行和并行兩種體制。串行體制在一個話路帶寬內采用單載波串行發送高速數據信號，因此提高了高頻發射機的功率利用率，克服了并行體制功率分散的缺點。串行體制必須綜合采用高效的自適應均衡、序列檢測和信道估計等技術，以克服由于多徑傳播和信道畸變引起的符號間干擾(ISI)。但由于短波信道的多徑時延可長達數毫秒，因而均衡器抽頭多、濾波器階數高，增加了通信系統的成本。

5)并行傳輸體制

并行體制是將發送數據并行分配到多個子信道上傳輸，已經存在了幾十年，但從1990年代中期以后，并行體制開始采用頻譜效率更高的多載波正交頻分復用(OFDM)技術，具有較強的抗多徑干擾能力，并能有效抑制ISI和子載波干擾(ICI)，特別是編碼的正交頻分復用(COFDM)系統，已被許多數字通信和廣播的國際標準采用。

6)短波擴頻通信

針對短波通信存在的保密性不強、抗干擾能力弱以及為提高抗測向、抗偵察、抗截獲等防御能力而發展了短波擴頻技術，包括跳頻、自適應跳頻及短波直接序列擴頻等，不僅對提高短波通信電子防御能力具有重要作用，而且對于改善短波信道性能，提高數據通信的可靠性和有效性具有良好的作用。缺點是頻譜利用率更低。

7)信道自適應技術

就是為了提高通信的可靠性和有效性而實時、最佳地調整系統參數以適應短波信道的變化。此類技術以短波實時選頻與頻率自適應為主體，使短波通信系統能實時或近實時地選用最佳工作頻率，以適應電離層的種種變化，同時克服多徑衰落影響，并躲避鄰近電臺及其它干擾。這樣對提高短波通信的可靠性與有效性具有關鍵意義。短波自適應的含義很廣，包括自適應選頻、自適應調制解調、自適應跳頻、自適應數據速率、自適應功率控制、自適應零位天線、自適應誤差控制、自適應網管等。近年來短波通信最重要、最顯著的發展正是在這個方面。但是，信道自適應的前提，是要以對于信道狀態和參數的快速準確估計為前提，否則，這些復雜技術的實施效果都可能大打折扣；另外，民用短波通信在選頻、跳頻和功率控制等方面也未必那么自由。

2、擴展的二元相移鍵控調制信號

高速增長的寬帶無線業務需求對無線通信提出了越來越高的要求，直接導致了空中的無線電頻率越來越擁擠，特別是隨著第三代(3G)和第四代(4G)寬帶移動通信網絡的發展，較低頻段的連續頻譜幾乎被耗盡。歐洲10MHz頻譜20年使用權的拍賣價已高達40億歐元，而在我國，花錢也難買到最有利的頻點和帶寬。因此，與能源和水資源一樣，頻譜也是國家的重要戰略資源，最大限度地壓縮無線傳輸頻譜具有重要的實際意義和直接的經濟效益，頻譜利用率已成為新一代信息傳輸系統的核心競爭指標和關鍵共性技術。