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通信原理与技术教学课件 ppt 作者李白萍吴冬梅第9章

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1、第九章数字通信系统的应用举例,9.1 短波高速数字通信系统组成 9.2 TCT-301短波高速调制解调器的基本原理 9.3 TCT-301短波高速调制解调器的主要性能指标 9.4 关键技术 9.5 软硬件设计及框图,9.1 短波高速数字通信系统组成,短波通信由于电离层不稳定、干扰严重等问题，对数据信号传输的影响主要表现如下。（1）电离层的衰耗随时间变化及多径效应所引起的衰落。（2）多径效应所引起的波形展宽。,（3）电离层快速运动和反射层高度变化所引起的多普勒频移。一般情况下，短波高速数字通信系统框图如图9-1所示。,图9-1 短波无线数字通信系统框图,9.2 TCT-301短波高速调制解调器的基本原理,图9-2和图9-3分别是短波高速调制解调器的发送端和接收端的原理框图。,图9-2 高频高速调制解调器发送端原理框图,图9-3 高频高速调制解调器接收端原理框图,（1）发送端来自数字设备的信码送入发端缓冲器，经编码器、交织设备变成需要传送的高速数据流，经串/并变换成多路低速数据流，然后根据所采用的调制方式将数字信号转换成各频谱线上的频域值，调用IFFT算法程序完成各分

2、路信号的合成。（2）在接收端，来自信道机的模拟信号，通过低通滤波器之后经过A/D转换成数字离散信号。,9.3 TCT-301短波高速调制解调器的主要性能指标,TCT-301短波高速调制解调器具有如下技术指标。（1）工作方式（2）数据速率（3）信道带宽及各副载波的选取,（4）纠错方式（5）调制方式（6）解调方式（7）交织度（9）多普勒估值音及帧同步建立音（10）多普勒校正（11）同步调整,9.4 关键技术,1. 信号格式（1）单音数目本系统采用4TDPSK调制方式。,（2）抽样速率根据奈奎斯特抽样定理，并考虑SSB机器的边带滤波特性，抽样速率确定为fs=2.4Fm，Fm为最高频率，即，Fm=3000Hz，则fs=7200Hz （3）音距及帧速率抽样速率须满足fs=LB，其中L为FFT的长度，B为音距。,2. 同步头设计实现这里的同步头是指建立正常数据通信所需的信号头，它包括如下几部分。信号存在信息。收端检测到此信号以确定信号出现。多普勒频偏估值信号。收端依次估计信息通过信道所产生的频偏。 , 帧同步建立信号。收端根据此信

3、号，建立帧同步（即位同步）。参考相位。此信号为收端调相信号的解调提供起始相位值。（1）信号存在检测用四音频信号来检测信号存在。（2）多普勒频偏估值多普勒估值是在检测到信号之后进行的。,（3）位同步建立在并行体制的HFMODEM中，位同步的含义就是指要确定22.5ms帧的起始位置，只有这个位置找到了，才能确保FFT变换的样点取一帧内，以保证判决信号抽样点在22.5ms的中央。（4）参考相位信息因为采用的是4TDPSK（四相DPSK）调制方式，因此在传输实际信息时，首先得发送参考相位信息。,3. 群同步建立、位同步跟踪、多普勒频偏跟踪（1）群同步建立这里所指的群同步是指译码同步。在位同步建立之后，抽样的位置确定了。（2）位同步跟踪在通信过程中，由于时钟等各种因素的影响，位同步的位置会发生变化，如果不跟踪其变化，则在通信建立一段时间之后因同步位置丢失而导致通信中断。,通过计算机模拟得出如下结果：上下帧相位突跳点附近有比较好的线性关系，在其附近有如下关系： Diff0，同步超前； Diff=0，同步； Diff0，同步滞后。上、下帧相位突跳点同时位于两窗

4、口内，则存在一个同步跟踪的模糊区。,a. 在检测的前后窗口的参考音能量大小，若两窗口能量均大于某个门限时，同步处于跟踪模糊区内，就自动向固定方向调一个样点，使同步头脱离跟踪模糊区。 b. 在条件不满足的条件下，检测两窗口内参考音能量差值，依据前述准则判别。,（3） Doppler 频偏跟踪在通信过程中，由于多种因素的影响会导致频率漂移，若不对此进行校正，将会产生较大的相位误差，严重地影响判决的结果，导致错误。,4. 调制解调及分集（1）调制方式的选择在并行体制的短波数传系统中，常用的两种调制方式为4TDPSK和4FDPSK。（2）信号合并与分解如图9-2所示，发送端是通过IFFT变换将调制在39个单音上的信号合并，而信号的分解则是在接收端通过FFT完成的。, 利用IFFT完成调制信号的合路利用DFT完成接收信号的分路分集接收技术,5. 编译码及交错（1）编码众所周知，在短波信道上存在严重的突发干扰。就目前所知的编码方式中，Reed-Solomon码具有纠单个错，特别是具有较强的纠突法错误的能力。因此，在本系统中采用R-S码作为纠错码。,（2） R-S码的译码采

5、用Peterson-Gorenstien-Zierler（PGZ）算法，其基本过程如下：由接收多项式V（x）计算校正子S=（S1，S2，S2t）；由伴随式分量S1，S2，S2t解出错误位置多项式A（x）；通过求解A（x），确定错误数x1，x2，xv；计算错误幅度y1，y2，yv纠错。,（3）交织交织是一种非常简单而有效的造码方法，可大大提高纠随机错能力，使抗短突发错误的码成为抗较长突发错误的码，但这是以增加存储设备和通信时延为代价的。（4）自动重发的实现短波信道由于其信道的特点，实现无错传输是极其困难的。在前向纠错的基础上增加了校验重发，采用的校验码为CRC-16，其多项式为X16+X15+X2+1，,在误码率为10-2的情况下采用该种校验方式后，其误码率小于10-11，可以认为是无差错传输。另外采用了 S-ARQ技术，即重发有错的小组，大大地提高了通过率。另外在ARQ工作方式下，实现了自动降速的功能，共分为两档：300bit/s以上及150bit/s以下。在每一挡下，通信速率可以根据信道的实际情况实现自动的速率升降，以获得大的通过率。,9.5 软硬件设计及框图,1. 硬件框图短波高速调制解调器的硬件框图如图9-7所示。 2. 软件框图软件框图如图9-8所示。,图9-7 短波高速调制解调器的硬件框图,图9-8 短波高速调制解调器的软件框图,

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