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面向天波信道的短波通信链路增强技术研究

作　者: 周雷震
导　师: 赵民建
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 短波天波通信 多载波扩频 差分检测 分布式多天线 同步
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


由于短波通信具有成本低廉、通信距离远、抗毁性强等优点,因而广泛应用于通信领域。但是由于短波天波信道存在多径时延、多普勒频移、频谱展宽等一系列复杂现象,使得短波波段信号干扰严重,通信链路可靠性得不到保证,从而限制了短波天波通信的发展。本文以增强天波通信链路的传输可靠性为出发点,主要研究基于短波多载波扩频系统的天波信道链路增强技术：一方面,研究基于多载波扩频技术和差分检测技术的可靠链路传输方案。另一方面,从MIMO-OFDM的基本原理出发,设计分布式多天线系统的发送、接收方案。并且针对分布式系统的同步问题,提出了有效的分布式系统时、频同步方法。本文的主要内容及章节安排如下：第一章首先介绍了国内外短波通信发展概况和短波通信中的关键技术,包括OFDM、扩频技术和分集的基本概念,并给出了本课题的意义和本文的主要工作。第二章主要介绍了短波天波信道的基础知识,主要包括短波电离层传输特性、信道衰落特性、噪声干扰以及短波电离层反射信道的统计特性等。同时介绍了对短波信道进行准确建模的一些方法并由此确定了后文的仿真模型。第三章重点阐述了一种基于时频域二维扩频的多载波扩频方法,它可以在接收端同时达到时、频域分集的效果。同时,本章针对二维扩频系统,提出了相干检测和差分检测两种方式。通过系统设计与性能仿真,可以验证该方法能在三种天波信道下有效提高通信链路的传输性能。第四章主要介绍了适用于分布式多天线系统的链路增强技术,从多天线分集合并技术出发,提出了一种新的MIMO-OFCDM系统。同时,针对实际应用环境中的多天线时、频同步问题,提出了一种基于CAZAC序列新的前导训练结构和相应时频同步方案。通过仿真,验证了该方案能有效提升系统传输性能并提高传输速率。第五章在回顾本文内容的基础之上,针对文章的理论分析和仿真结果,探讨今后天波通信链路增强技术的改进思路及方法。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 短波通信概述  10
  1.2 短波天波信道特性概述  10-11
  1.3 短波通信关键技术  11-15
    1.3.1 短波通信中的OFDM技术  11-13
    1.3.2 短波通信中的扩频技术  13-14
    1.3.3 短波通信中的分集技术  14-15
  1.4 国内外研究现状  15-16
  1.5 本文主要工作  16-17
第二章 短波天波信道及仿真模型  17-28
  2.1 短波天波信道传输特性  17-22
    2.1.1 最高可用频率(MUF)  17-20
    2.1.2 多径效应  20-21
    2.1.3 衰落  21
    2.1.4 多普勒扩展及多普勒频移  21-22
    2.1.5 噪声及干扰  22
  2.2 天波信道仿真模型  22-27
    2.2.1 Watterson模型  23-24
    2.2.2 Hoffmeyer模型  24-25
    2.2.3 子带并行模型  25-26
    2.2.4 电离层物理模型  26-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章 基于多载波扩频的链路增强技术  28-53
  3.1 多载波扩频技术  28-33
    3.1.1 两种多载波扩频方式  28-29
    3.1.2 数学模型  29-32
    3.1.3 两种方案性能比较  32-33
  3.2 基于时频域二维扩频的相干检测系统  33-40
    3.2.1 系统模型  33-35
    3.2.2 接收端设计  35-37
    3.2.3 彷真分析  37-40
  3.3 多载波差分检测技术  40-45
    3.3.1 两种差分检测方式  41-42
    3.3.2 同步误差对两种差分扩频方案的影响  42-44
    3.3.3 差分检测仿真分析  44-45
  3.4 适用于快时变天波信道的频域差分检测系统  45-52
    3.4.1 系统设计  46-48
    3.4.2 SNR计算和改进的CPE消除方法  48-50
    3.4.3 仿真分析  50-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章 基于短波分布式多天线系统的链路增强技术  53-73
  4.1 短波通信中的分集技术  53-57
    4.1.1 发射分集和接收分集  53-54
    4.1.2 分集合并技术  54-57
  4.2 MIMO-OFCDM  57-62
    4.2.1 短波MIMO-OFCDM系统概述  57
    4.2.2 系统模型  57-60
    4.2.3 仿真分析  60-62
  4.3 分布式MIMO-OFCDM同步  62-72
    4.3.1 分布式系统模型  62-64
    4.3.2 基于CAZAC序列的分布式时频同步算法  64-67
    4.3.3 仿真分析  67-72
  4.4 本章小结  72-73
第五章 总结与展望  73-75
参考文献  75-78
作者攻读硕士学位期间主要研究成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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