短波信道下語音傳輸關(guān)鍵技術(shù)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(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，是一種有效而經(jīng)濟(jì)的應(yīng)急通信手段，廣泛應(yīng)用于新聞、廣播、商業(yè)、海上航行、搶險(xiǎn)救災(zāi)等領(lǐng)域。短波信道下語音的可靠傳輸對應(yīng)急通信具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，本文對短波信道下的語音傳輸進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的語音傳輸鏈路。其發(fā)送端主要包括：前向糾錯(cuò)（Forward Error Correction，F(xiàn)EC）編碼、格雷碼編碼、符號映射、擾碼、調(diào)

2、制等部分，其接收端的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：解調(diào)、解擾、信道估計(jì)、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(jì)、導(dǎo)引自相關(guān)信道估計(jì)、基于離散傅里葉變換（ Discrete Fourier Transform，DFT）信道估計(jì)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(shí)時(shí)性，原標(biāo)準(zhǔn)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(cuò)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(diǎn)，通過理論推導(dǎo)從中斷概率和分集復(fù)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(jī)選擇多路合并的性能，驗(yàn)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(fù)雜度最高的結(jié)論，分析和數(shù)字仿真結(jié)果證明采用一定支路數(shù)合并可以達(dá)到性能和復(fù)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(dǎo)和分析了在中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)有轉(zhuǎn)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(dú)立的條件下，得到了在相對轉(zhuǎn)發(fā)門限的高信噪比區(qū)域或者無轉(zhuǎn)發(fā)門限時(shí)，用戶間進(jìn)行等中繼數(shù)分配可以獲得最大系統(tǒng)速率的結(jié)論；在相對轉(zhuǎn)發(fā)門限的低信噪比區(qū)域，如果繼續(xù)在用戶間進(jìn)行等中繼數(shù)分配，由于單個(gè)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(shí)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(guān)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(dú)立信道下類似的結(jié)論，但信道之間的相關(guān)性會對系統(tǒng)的傳輸性能帶來損失。在弱相關(guān)環(huán)境下，信道相關(guān)性對系統(tǒng)性能的影響較小，隨著相關(guān)系數(shù)的增大，在強(qiáng)相關(guān)環(huán)境下，信道相關(guān)性對系統(tǒng)速率帶來了較大的損失。
　　綜上所述，本文仿真實(shí)現(xiàn)了基于第三代短波通信標(biāo)準(zhǔn)的語音傳輸鏈路，研究了基