短波信道下語音傳輸關鍵技術研究.pdf

1、短波通信是無線通信的一種，主要依靠電離層的反射進行遠距離傳輸，是一種有效而經濟的應急通信手段，廣泛應用于新聞、廣播、商業(yè)、海上航行、搶險救災等領域。短波信道下語音的可靠傳輸對應急通信具有重要的實際應用價值，本文對短波信道下的語音傳輸進行了深入研究。
　　首先，本文主要研究了基于第三代短波通信標準的語音傳輸鏈路。其發(fā)送端主要包括：前向糾錯（Forward Error Correction，F(xiàn)EC）編碼、格雷碼編碼、符號映射、擾碼、調

2、制等部分，其接收端的關鍵技術主要包括：解調、解擾、信道估計、均衡、譯碼等。研究并對比了卷積碼與咬尾卷積碼的性能；最小平方（Least Square，LS）信道估計、導引自相關信道估計、基于離散傅里葉變換（ Discrete Fourier Transform，DFT）信道估計的性能；最小均方誤差（ Minimum Mean Square Error，MMSE）頻域均衡與判決反饋（ Decision Feedback Equalizati

3、on，DFE）頻域均衡的性能。由于語音通信要求的實時性，原標準采用無交織的傳輸方案，其難以抵御信道深衰落的影響，連續(xù)的錯誤信息會降低譯碼器的性能，本文采用分集接收的方案來降低信道衰落對系統(tǒng)性能帶來的惡劣影響。
　　其次，本文主要研究了基于分布式天線的語音分集接收方案，針對單用戶多中繼接收節(jié)點，通過理論推導從中斷概率和分集復用折中（Diversity Multiplexing Trade-off，DMT）的角度聯(lián)合分析了不同的接收方

4、案，仿真分析對比了選擇最大合并、全部支路最大比合并（Maximum Ratio Combining，MRC）和隨機選擇多路合并的性能，驗證了采用全部支路最大比合并接收可以獲得最高的分集增益和最優(yōu)的中斷概率性能，但接收復雜度最高的結論，分析和數(shù)字仿真結果證明采用一定支路數(shù)合并可以達到性能和復雜度的折中。短波信道中的語音傳輸通過采用多路分集接收能有效降低信道衰落對系統(tǒng)性能的影響。
　　本文研究了基于系統(tǒng)速率最大化的多用戶多中繼系統(tǒng)的中

5、繼優(yōu)化分配問題，理論推導和分析了在中繼節(jié)點設有轉發(fā)信噪比門限的情況下，多用戶多中繼系統(tǒng)基于速率最大化的最優(yōu)中繼分配策略及性能。在各支路信道相互獨立的條件下，得到了在相對轉發(fā)門限的高信噪比區(qū)域或者無轉發(fā)門限時，用戶間進行等中繼數(shù)分配可以獲得最大系統(tǒng)速率的結論；在相對轉發(fā)門限的低信噪比區(qū)域，如果繼續(xù)在用戶間進行等中繼數(shù)分配，由于單個用戶所獲得的分集增益小于其他中繼分配方式中單用戶可能獲得的最高分集增益，因此用戶發(fā)生中斷概率反而增大，因此，此

6、時等中繼數(shù)分配策略無法獲得最大的系統(tǒng)速率。
　　最后，本文研究了在各支路信道之間具有相關性的條件下，基于系統(tǒng)速率最大化的多用戶多中繼系統(tǒng)的中繼分配問題，亦可得到與獨立信道下類似的結論，但信道之間的相關性會對系統(tǒng)的傳輸性能帶來損失。在弱相關環(huán)境下，信道相關性對系統(tǒng)性能的影響較小，隨著相關系數(shù)的增大，在強相關環(huán)境下，信道相關性對系統(tǒng)速率帶來了較大的損失。
　　綜上所述，本文仿真實現(xiàn)了基于第三代短波通信標準的語音傳輸鏈路，研究了基