基于非連續(xù)頻譜的短波傳輸技術(shù)研究

魏紅星

（作者單位：新疆廣電局節(jié)目傳輸中心9169臺）

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基于非連續(xù)頻譜的短波傳輸技術(shù)研究

魏紅星

（作者單位：新疆廣電局節(jié)目傳輸中心9169臺）

摘 要：以短波傳輸技術(shù)為主題，探討在非連續(xù)頻譜、短波通信的聯(lián)合問題。首先對短波及短波傳輸技術(shù)進(jìn)行了簡要概述；主要探討了非連續(xù)頻譜的概念、特點(diǎn)、應(yīng)用的OFDM技術(shù)；重點(diǎn)說明了非連續(xù)頻譜OFDM發(fā)送接收系統(tǒng)的原理、流程與不足，并提出了解決峰均比過高的問題，對優(yōu)化波形進(jìn)行了簡單說明。最后，對最優(yōu)窗函數(shù)設(shè)計進(jìn)行提示。希望通過該論述可以引起更多的關(guān)注與交流，為該方面的研究工作提供一些有價值的參考信息。

關(guān)鍵詞：非連續(xù)頻譜；短波；傳輸技術(shù)

短波是高頻無線電波的另一種名稱，通常而言，是指頻段在3～30 MHz，波長在10～100 m的電磁波。近年來，由于電臺的增加，在短波傳輸中，往往會因為過于擁擠而出現(xiàn)各種干擾，給短波寬帶通信質(zhì)量帶來了很大影響，通過對認(rèn)知無線電技術(shù)與短波通信的結(jié)合，能夠改善這種狀況，尤其是在基于非連續(xù)頻譜的技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行短波傳輸，可以通過認(rèn)知模塊增加信道參數(shù)評估與控制，在有效地提升高頻利用率的同時，抵抗各種干擾因素。以下就對其展開具體說明。

1 短波通信技術(shù)與認(rèn)知通信技術(shù)

短波通信技術(shù)常用于航空、氣象、航海、軍事和救災(zāi)等領(lǐng)域，主要以語音、數(shù)據(jù)和圖像等進(jìn)行信息傳輸，成本低、設(shè)備簡單、易操作、保密性強(qiáng)、不易破壞及可靈活移動；通?？煞譃榈夭ㄅc天波傳播，地波通信距離近，天波適應(yīng)于遠(yuǎn)距離傳播。但從影響方面看，各種干擾因素對天波的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對地波的影響，尤其是在信號的穩(wěn)定性方面，影響最大。而認(rèn)知通信技術(shù)主要是以標(biāo)準(zhǔn)化的認(rèn)知循環(huán)模型，達(dá)到對各種干擾的抵抗并使其信號傳輸始終保持在最佳狀態(tài)，如由發(fā)送功率控制和頻譜管理、無線環(huán)境、無線場景分析、信道狀態(tài)估計與預(yù)測模型等認(rèn)知功能構(gòu)成的基本認(rèn)知循環(huán)模型就可以很好地解決各種干擾，達(dá)到所要求的目標(biāo)；認(rèn)知通信技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用前景廣闊，且效果較佳，尤其是通過對頻譜感知、波形重配、優(yōu)化等可以達(dá)到更好的短波傳輸效果。

2 基于非連續(xù)頻譜的短波傳輸技術(shù)

在無線通信系統(tǒng)之中，廣泛采用了OFDM技術(shù)，它的特點(diǎn)是頻譜利用率高，對多徑干擾抵抗力強(qiáng)。OFDM，英文全稱為Orthogonal Frequency Division Multiplexing，中譯為正交頻分復(fù)用技術(shù)，屬于頻分復(fù)用；從構(gòu)成來看，集中體現(xiàn)在把頻域信道分割為子信道，并對其進(jìn)行同時傳輸，這些子信道可分為若干，實(shí)現(xiàn)手段是在每一子信道上以子載波的形式，進(jìn)行調(diào)制符號的獨(dú)立傳輸。非連續(xù)性頻譜OFDM主要是指部分子載波關(guān)閉的OFDM波形。此種方式能夠?qū)⒚恳环柕某掷m(xù)時間進(jìn)行延展，增加其持續(xù)性，這也是明顯優(yōu)于單載波技術(shù)的一個主要特征，其頻域均衡能力的提升，完善了對惡劣多徑衰落的抵抗能力。

從非連續(xù)頻譜OFDM發(fā)送接收系統(tǒng)的流程來看，簡單形式為發(fā)送序列——輸出序列。具體而言，就是將發(fā)送序列中的子載波映射、降峰均比與降旁瓣處理、M點(diǎn)IFFT（發(fā)射機(jī)）、添加循環(huán)前綴、數(shù)模轉(zhuǎn)換/射頻前端的最后結(jié)果以信號的方式，通過信道，傳送到輸出序列中的射頻前端/模數(shù)轉(zhuǎn)換、抗干擾預(yù)處理、信號同步/去除循環(huán)前綴（接收機(jī)）、M點(diǎn)FFT、信道估計及子載波均衡、解調(diào)數(shù)據(jù)，最后輸出即可。

在整個流程中，需要在子載波映射與信道估計及子載波均衡進(jìn)行連接，主要是利用認(rèn)知模塊，有效的達(dá)到頻譜及信道狀況估計、選出可用子載波信息；這種物理層的傳輸方案主要是增加了認(rèn)知模塊，可以對頻譜空洞進(jìn)行智能感知，從而進(jìn)行信道狀態(tài)、用戶信息的參數(shù)評估，再以控制信道達(dá)到與接收端的共享。

從優(yōu)化波形的方面來看，影響或限制非連續(xù)頻譜OFDM的因素有峰均比，因為當(dāng)峰均比增高時，就會與子載波數(shù)關(guān)聯(lián)，但在通常情況下，總子載波數(shù)、子載波數(shù)皆可共同作用，對峰均比的值變產(chǎn)生影響，針對這個問題，可采用正交預(yù)編碼技術(shù)、保留子載波技術(shù)。

3 結(jié)語

在基于非連續(xù)頻譜的短波傳輸技術(shù)中，主要是利用了OFDM技術(shù)，利用認(rèn)知模塊對信道狀態(tài)、用戶信息的參數(shù)評估，再以控制信道達(dá)到選擇與控制的目的，有效的解決了短波通信中易受干擾的問題，通過對峰均比的技術(shù)處理，可以有效的達(dá)到波形優(yōu)化的目的；但是，應(yīng)該注意在窄帶用戶、寬帶用戶方面的平均功率密度，通常是前者大于后者，因此，易因相互干擾帶給子載波污染，最終引發(fā)系統(tǒng)破壞，所以，應(yīng)該加強(qiáng)這方面的探析，以最大化信干噪比、最小化旁瓣功率為原則，最終設(shè)計出最優(yōu)窗函數(shù)，解決干擾帶的外泄漏問題。

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