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短波数传电台通信系统关键技术研究

郭凯丰  
【摘要】:由于民用航空短波数据链(High Frequency Data Link,HFDL)通信系统具有技术成熟、成本低、功耗低、灵活度高、通信范围广等特点,在军事及民用领域具有广阔的应用及发展空间。由于短波信道具有多径效应及干扰等特点,因此接收端需进行均衡处理。现有的均衡技术在信道环境恶劣时性能较差,因此需要研究具有更高性能的均衡技术。本文以基于HFDL的短波数传通信系统为研究对象,以实现HFDL信号的高效接收为目标,进而为地面监控站对远距离飞机实施监控提供技术手段。在构建HFDL短波数传通信系统模型的基础上,重点研究基于Turbo均衡的HFDL短波数传通信系统的多径信道适应技术。具体内容概述如下:首先,依据HFDL协议及相关原理,通过研究信号的特征及系统传输方案,对系统操作流程及关键模块的原理进行描述,并建立基于HFDL的短波数传通信系统模型。其次,分析短波信道特性对基于HFDL的短波数传通信系统性能的影响,并仿真分析了采用传统短波信道适应技术(如LMS均衡)的现有系统的性能。再次,由于Turbo均衡技术联合均衡及译码处理,较常规均衡技术具有更强的抗多径效应能力,因此,以进一步提升基于HFDL的短波数传通信系统的短波信道适应能力为目标,着重研究了Turbo均衡的工作原理,及其对基于HFDL的短波数传通信系统构架和关键模块改造的需求。在此基础上,对均衡器及译码器中的算法进行研究、推导及仿真。最后,将Turbo均衡技术应用至HFDL系统中,改进了短波数传通信系统设计方案。由于联合均衡译码中传递的是软信息,且接收端需采用具有反馈循环的迭代结构,因此完成了信道译码由原有的硬判决算法改为软判决算法的改进,及交织解交织及加扰解扰处理部分由“硬”转“软”的改进,由此完成优化设计。通过完成信号处理流程的仿真,验证了Turbo均衡器以及改进系统的性能。通过与原系统进行对比分析,证明了改进的短波数传电台通信系统可大幅提升接收性能,且具有良好的工程可实现性。


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