關于OFDM寬帶短波通信關鍵技術

周偉

摘要：短波通信技術，又被稱為高頻通信技術，其主要原理就是利用短波進行的一種無線通信形式。短波通信具有靈活機動、設備簡單、重建較為容易且不易受地形因素影響等優點。OFDM能夠將高速數據進行串并轉換，由此可以使數據符號在子載波上的持續長度相應增加，有利于降低子信道信息速率，使其達到更好的抗干擾、抗噪聲能力?；诖耍疚木蚈FDM寬帶短波通信關鍵技術，展開簡要探討。

【關鍵詞】OFDM寬帶 短波通信 關鍵技術

OFDM即正交頻分復用，作為一種特殊的多載波傳輸方式，可以有效利用頻譜資源；在OFDM中引入循環前綴，可以有效克服OFDM相鄰塊之間的相互干擾，能夠維護載波間的正交性。目前，最為常用的短波通信規定有定頻、慢速調頻，其能夠達到的高速率支持為：2400bps。最為常用的調制解調器有并行體制與串行體制兩種其中并行體制的運行，是將數據通過并行分配的方式，使其在多個子載波上進行傳輸；而串行體制通過單載波調制的方式發送信息，同時在接收端通過信道均衡技術、頻率分集技術、時間分集技術、長交織技術來對信道狀態進行適時補償。

1 關于OFDM寬帶短波通信技術核心

OFDM技術的理論核心，是將一串高速數據分配到不同的子載波上進行傳輸，以此來實現降低傳輸速率的作用。由于傳輸速率的有效降低，傳輸符號周期就會隨之增大，導致抗信道彌散引起的多徑延遲的影響程度增大。此外，從頻域角度進行分析，同樣得到這一結論，通過調制傳輸寬帶，使其成為很多帶寬較窄的子頻帶的組合，這樣一來，信道特性在整個帶寬中的表現，會呈現出頻率選擇特性，子帶內則表現相對平坦。

OFDM作為一種特殊形式的多載波傳輸技術，由多個子載波構成，也可以認為是總帶寬被分割為多個帶寬大小相同的子信道。每一個子信道上的載波傳輸，在間隔一定時間在窗口內進行相互正交，由此可以得到子載波的運行模式以及OFDM技術的應用方式。基于模擬域分析方式，可以應用實際數字器件，對數字線號進行相應的數字處理，假定數字信號在發射機中發生離散作用時，OFDM的信號，依據模擬信號采樣可以得到相關離散OFDM的表達式：

OFDM的關鍵技術主要包括短波信道同步技術以及短波信道均衡技術，其中短波信道同步技術是首要問題，在OFDM系統當中，為確保各個子載波之間至關重要的正交性，避免各子載波之間相互干擾，OFDM對信道同步的要求十分嚴格；而短波信道均衡技術，是對估計目標即信道中OFDM符號的所有子載波的位置進行信道特性估計，進而補償，由此來消除短波信道對信號的告饒，正確調節接收信號。

2 0FDM寬帶短波通信同步算法

2.1 同步誤差對OFDM的影響

符號同步誤差、載波同步誤差、樣值偏差對OFDM的性能，會產生一定影，由于符號定時產生的同步誤差，很可能會引入符號間干擾；采樣同步誤差會使子載波的正交性無法保持，而時變的定時偏差會使其相位偏差，必須在信號接收是的到跟蹤補償。

2.2 時域符號同步計算

時域同步的算法有很多，但在OFDM的重復結構當中，經典的S&C算法，通過構造一個時域上的不同訓練符號，進而完成過程的同步。

S&C算法由前導訓練符號首先完成符號同步以及載波同步，并進行聯合估計；首先進行的前導訓練符號被用于符號同步作用，而第二個前導訓練符號與上一個前導訓練符號之間的估算方式，采用分數倍與整數倍的頻偏估計。

s&c算法應用兩個窗口內的信號互相關值，作為判決值；用兩個窗口內的信號自相關值作為參考值。當信號發生時，其判決量會迅速上升，并持續一個訓練符號長度的時間。這種經典算法的缺陷，是在峰值平臺進行符號檢測與到達檢測時，用以遭受噪聲以及外界時域的干擾，并進一步影響同步性能。

2.3 時域干擾抑制計算

抑制干擾能夠有效降低對時域信號的影響，通過干擾預測，井信號中的預測干擾結果去除，能夠得到期望的有效信號，并應用于以后的基帶處理環節。一直干擾時域算法當中的經典計算方式，為現行預測法。

線性預測法的計算原理是通過設計橫向濾波器，并將濾波器的零點以及接受端的信號譜極點位置進行一一對應。在干擾短波信道的情況下，接收端利用時域干擾抑制的計算方式，得到相對干凈的接收信號，然后在利用S&C算法對其進行符號同步，以及之后的基帶操作。這種算法同樣存在缺陷，預測器的應用，帶有極其復雜的系數計算，實際應用會帶來很大的資源消耗，同時對訓練服好的長度也有很高要求。

3 0FDM寬帶短波通信均衡算法

在寬帶短波傳輸過程中，在對信道的頻率選擇與時間選擇上，多徑衰落以及信道時變是其中無法避免的影響因素。在進行OFDM寬帶短波通信均衡計算過程中，首先要進行的是信道估計，然后在對其進行相應的線性信道補償。

3.1 0FDM的信道估計

可以大致分為盲信道估計與導在頻符號輔助下的信道估計兩種方式。盲信道估計，通過不發送冗余信息，利用循環前綴或者信號特性統計，它具有傳輸效率高、收斂速度較慢的特性，因此對信道的特性要求，保證變化時間遠遠小于收斂速度。以導頻符號輔助為基礎的的信道估計，其主要原理，是在數據部分進行一定比例的導頻符號插入，這種算法的復雜度較小，結構也相對簡單，具有很廣泛的應用范圍。進行信道估計時，可以在導頻位置進行信道估計，也可以在所有位置進行信道估計，不同方式都有其對應的優勢。

3.2 ZF均衡

頻域均衡中，重要的均衡準則中有一條是峰值失真準則，其均衡目標使盡量減小估計誤差，完全消除符號間干擾。這種均衡方式屬于有一種迫零均衡，即ZF均衡，其方式簡單，較為容易實現，但其對噪聲的影響考慮不周，導致補償缺失。在進行信道補償時，會極大的影響子載波上的噪聲，使子載波上的SNR趨向于零，因此，這種均衡方式在頻譜深衰點上，很容易產生較大誤差。

4 結束語

綜上所述，本文對OFDM寬帶短波通信的關鍵技術，即OFDM的同步技術與均衡技術進行了簡要分析，由此我們可以了解到，當前的寬帶短波通信技術當中，還有很多的缺陷對技術發展造成了阻礙，需要對其進行深入研究，并將實際應用作為考慮的重點，進行相應的技術完善與創新。

參考文獻

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