短波串行调制解调器设计.pdf

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1、总第204期2011年第6期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringV01．31No．689短波串行调制解调器设计+王茹意周安栋(海军工程大学电子工程学院武汉430033)摘要介绍一种用于无线衰落多径信道数据通信的高速串行MODEM系统。首先对信号格式进行了简要介绍，然后对其中的关键技术进行了详细阐述，包括调制解调技术、同步捕获技术、频偏估计及校正技术、自适应均衡技术，给出了各部分的实现方案。关键词短波；数据通信；调制解调器；同步；均衡中图分类号TN961DesignofHigh-speedSerialHFModemWangRuyiZh

2、ouAndong(Dept．ofCommunicationEngineering，NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033)AbstractThepaperintroducesthedatatransmissionsystemofdesigninghighspeedserialmodemonmuhipathfadingchannels．Firsttheformatofsignalisintroduced，thenthekeytechniqueisanalyzedindetailandeachschemeispresented，w

3、hichincludesmodemtechnique，synchronizationacquisition，frequency-offsetestimator，adaptiveequalization．KeyWordsHF，data'transmission，-l'D．odem，synchronization，equalizationClassNumberTN9611引言短波通信由于通信距离远、成本低、抗毁性好，且不依赖第三方资源等特点，广泛用于军事和民用通信[1]。随着自适应短波通信技术的兴起，短波通信的质量得到了很大的改善，已成为远距离无线通信的一种重要

4、手段。但短波信道的多径和衰落等十分严重，因此在短波信道上进行高速数据传输十分困难。目前，较成熟的数据传输调制方式有并行短波调制解调器和串行两种体制。其中，并行体制通过增加码元宽度来消除多径引起的码间干扰，实现起来比较简单，其技术也很成熟，而串行体制采用自适应均衡来消除码间干扰，在抗多径方面明显优于并行体制E2~3]。本文主要讨论串行调制解调器的设计。2信号参数设计信号参数设计分两部分，即调制方式和差错控*收稿日期：2011年1月1日，修回日期：2011年1月31日作者简介：王茹意，女，硕士研究生，研究方向：数字通信。制编码的设计及同步头的设计。短波收发信机提

5、供的音频带宽为2700Hz(300～3000Hz)。由收发信机及电离层所形成的短波信道属带宽受限信道，该信道中的数据传输必须采用限带信道的信号设计方法。由无符号间干扰的限带信号设计准则一奈奎斯特准则可知，该信道的最高码元传输速率为2700Baud。由于矩形频谱的信号存在拖尾现象，应对矩形频谱进行升余弦滚降处理。当滚降系数为12．5％时，在2700Hz带宽内可实现2400Baud的码元速率。由于数据的有效传输速率大于码元速率，应采用频谱利用率高的调制方式。如PSK，QAM调制方式。考虑到短波信道是峰值功率受限的信道，因此系统应优先考虑PSK而不是QAM。采用4

6、PSK可达到4800bps的传输速率。采用编码效率较高的差错控制码可实现3200bps的有效传输速率。90王茹意等：短波串行调制解调器设计总第204期采用单载波的高速短波数据传输系统中必须采用自适应均衡措施以降低多径效应引入的对数据传输可靠性的影响。从差分PSK导出的信道数学模型是非线性的，无法采用自适应均衡措施，同时在加性白高斯噪声信道中，差分的PSK性能要低于相干解调PSK至少3dBE4

7、。因此应采用绝对移相的PSK调制方式。系统采用的差错控制编码应具有高的编码效率和纠突发干扰的能力。从RS(15，11)缩短得到的RS(14，10)码能较好地满足该要求。

8、3系统方案设计本方案采用了如下关键技术包括差错控制编译码、调制解调、同步头捕获、频偏估计、频偏校正、自适应均衡等。除A／D，D／A和低通滤波器外，所有功能块全部由DSP芯片用软件实现。3．1调制解调技术PSK调制或QAM调制中，一个码元可表示为Lq-jj。(卵一o，1，⋯)假设发送滤波器的冲击响应为厂(￡)(￡≥o)，则调制信号的等效低通表达式为：∥(￡)一∑工。·f(t—nT)(1)n=0其中T是码元间隔时间。为了在300～3000Hz的带宽内传送该信号，应对该信号进行频谱搬移，表示为：s(f)=ReEu(t)ea2吐‘](2)已知发送滤波器的冲击响应h(

9、￡)和载波频率．厂f，从发送符号序列{I。，咒一0，