短波通信原理

2024-11-06

短波通信原理（共9篇）

短波通信原理篇1

通信基础

实验报告

姓名学号班级：实验名称

短波通信设备仿真操作

实验时长：120分钟实验目的：

通过短波仿真训练系统，达到熟悉在用装备的性能特点，具备初级操作使用短波装备的能力。实验要求：

1、写出仿真技术功能、技术指标。

2、写出组装操作步骤及对应的操作内容。实验一：

设备名称：短波电台

一、功能介绍

二、技术性能介绍

实验时间实验地点

指导教师

信息实验室

（一）通用技术指标：

（二）接收技术指标：

三、使用注意事项：

四、操作步骤及对应的操作内容

实验二：

设备名称：IC-M700PRO短波电台

一、战术介绍

二、技术性能指标

三、操作步骤及对应的操作内容

短波通信原理篇2

关键词：短波,超短波,自适应,智能化

1 引言

从20世纪80年代初,短波、超短波通信进入了复兴和发展的新时期。许多国家加速了对短波、超短波通信技术的研究与开发,推出了许多性能优良的设备和系统。短波、超短波通信再次占领一定的地位,随着技术的进步,对于通信的一些缺点,不少已找到克服和改进的办法。短波、超短波通信的可靠性、稳定性、通信质量和通信速率都已提高了一个新水平。

2 由单一自适应技术向全自适应技术方向发展

短波通信存在着短波信道的时变色散特性和高电平干扰的弱点。因此,为了提高短波通信的质量,最根本的途径是“实时地避开干扰,找出具有良好传播条件的无噪声信道”。完成这一任务的关键是采用自适应技术。所谓自适应,就是能够连续测量信号和系统变化,自动改变系统结构和参数,使系统能自适应环境的变化和抵御人为干扰。因此短波自适应的含义很广。现已发展的自适应技术有自适应选频与信道建立技术、功率自适应技术、传输速率自适应技术、自适应调制解调技术、自适应分集技术、自适应信道均衡及辨识技术、自适应编码技术、自适应调零天线技术。

传统意义上的自适应主要是指频率自适应,是以事实信道估值为基础,采用自动链路建立和链路质量分析技术,因此也称为实时选频技术。在未来信息时代,网络数据通信将成为主要的通信方式,但是单一的频率自适应还无法满足网络数据通信的要求,由于短波通信中各种新技术的出现,特别是分组交换和各种自适应短波通信技术的发展,为短波数据网的发展打下了基础,频率自适应技术可与其他自适应功能综合构成全自适应短波通信系统。未来通信的需求促进了短波自适应通信系统正向全自适应技术的方向发展。

3 由窄带低速数据通信向宽带高速数据通信发展

针对短波通信存在的保密(或隐蔽)性不强、抗干扰能力差的弱点,以及电磁环境的特点和规律,为了提高短波通信干扰能力,发展起来了短波通信电子防御技术。这类技术以短波扩频(扩展频谱)通信技术为主体,包括短波跳槽和自适应跳频技术、短波直接序列扩频技术等。

传统的绝大多数短波跳频电台都是传输模拟话音的模拟跳频电台,此类短波跳频电台在技术上存在话音质量差、通信距离短、跳数低(通常为几十跳)等问题,而且几乎都是窄带跳频。为提高抗干扰能力,一方面必须提高跳频速率,另一方面可以增加信号带宽,使信号湮没于噪声之中。通常采取纠错、交织、加密等措施,但与此同时,又会使信息的有效传输速率降低。为了提高信息的有效传输速率,也必须增加频率和信道带宽。也就是说高速、宽带已成为短波通信增加抗干扰能力的焦点。如美国近年来研制的短波跳频电台跳速已达5000跳/s以上(跳频带宽为2MHz、信息传输速率为19.2Kbit/s)。

4 短波终端技术向自适应调制解调技术发展

现代短波通信终端技术,主要是针对短波通信存在着严重的电磁干扰的特点,为了满足人们对数据业务、特别是高速数据业务的需求,围绕着提高数据传输的可靠性和数据传输速率而发展起来的。主要包括语音编码技术、数字调制技术、短波调制解调技术,差错控制技术等。

传统的短波通信工作方式主要是“话”和“低速报”,无法满足数据通信的需要。在短波信道上传输数据话音和其他数据信号必须要有短波Modom,调制解调器就成为实现短波数据通信的关键部件。由于短波信道是一个典型的时变信道,多种反射模式并存,不仅存在衰落而且存在多径时散,绝大多数多径时延在2ms—5ms范围内。同时,由于信号时代严重的电磁干扰,为了保证网络传输信息的可靠性,调制解调方式必须具有抗干扰、抗多径和抗衰落的能力,保证快速准确地传递信息。因此,短波自适应抗多径调制解调技术成为现代短波通信研究的重要方面。

5 短波、超短波通信系统由数字化向软件化发展

短波、超短波通信数字化主要包括两个方面的内容:一是语音数字化通信;二是数据通信业务,特别是高速数据业务。因此,在短波信道条件下高速率的可靠数字信号传输,低误码率的语音编码,以及数字信号处理等技术,是实现短波数字化的关键技术。微电子技术的发展,促进了大规模集成电路以及微处理机在短波通信设备中的广泛应用,短波、超短波通信设备集成化、小型化、通用化程度大大加强,技术性能显著提高。目前主要在自适应技术、电子对抗技术、计算机组网技术等3个主流方向发展。但是,传统的设备在结构上存在很大的限制,实现不同的业务需要,接入不同类型的终端。另外,上述3个技术在现有系统中实现面临着很大困难,从而迫使人们寻找一种有效的解决方案。软件无线电是近年来国际兴起的一项新技术,被称为是自模拟通信过渡到数字通信之后,无线领域的又一场革命,代表了当今通信技术的重要发展方向和未来通信产业的增长点,已成为第三代移动通信系统的技术基础和解决协同通信难题的主要技术手段,具有广阔的军用和民用前景。软件无线电技术的兴起不仅为新一代短波、超短波通信设备提供了最佳的解决方案,并且为通信体制的突破发展提供了有力的研究基础。同时,也为软件无线电的研究提供了一个良好的研究平台。

6 短波通信系统网络向第三代全自适应网络方向发展

通信数字化、通信系统网络化、通信业务综合化是短波通信发展的必须趋势,系统兼容、网络互通,以及高可靠性、有效性、强抗毁性,成了通信系统建设的基本要求。为增强短波通信系统与设备的自动化、智能化以及综合业务能力,短波通信正经历有第二代通信设备向第三代通信设备过渡。第三代短波通信的主要技术特征是数字化、网络化,其主体或关键技术包括:第三代自动链路建立技术,新型高速短波跳频技术,以及短波组网通信技术等。随着对短波通信网的网络容量、传输速度、抗干扰能力要求的不断提高,世界各国进入了第三代数字化短波通信系统的重要手段,可将TCP/IP网络和程控电话网拓展到边远地区的纵深,使各移动平台上的综合业务通过短波信道安全无缝地接入各种业务数据网、电话网和TCP/IP网络。

7 新型短波天线向自适应、智能化方向发展

无线电系统都需要天线,它是实现电路电磁能量正反变换的器件。在变换过程中,有3个功能和性能:获得或送出更多的功率———阻抗匹配;高效率变换———效率及衰减;聚集的发射或选择接收———方向性。在这些性能中,方向性更受人重视。传统的方法多为给定权集,选定阵列形状和尺寸,基于此,人们发明成百上千种天线,很难选择。自适应天线技术是高频自适应技术中的一种,它是在天线技术、信号处理技术、自动控制理论等多学科基础上综合发展而成的一门技术。自适应天线阵能够自动适应环境变化,增强系统对有用信号的检测能力,优化天线的方向图,并能有效跟踪有用信号,抑制和消除干扰及噪声而保持系统对某种准则而言是最佳的。它通常有天线阵列组成,故又称为自适应阵列天线。由于自适应天线能自适应地调整阵列单元的幅度和相位,使该阵列特性(如方向图、极化特性和阻抗特性等)处于某种最佳状态,因而它是一种目前十分引人注目的天线类型。特别是它能自适应地调整波瓣图的零点位置使之对准干扰源方向,改变方向特性,而且能提高信号增益,降低电波互相交叉引起的干扰,从而大大提高抗干扰能力。

参考文献

[1]唐朝京.数字微波通信技术[M].北京:国防工业出版社,2002.

浅析短波通信新技术篇3

關键词：短波；自适应频率；DSP数字消噪；无盲区通信

中图分类号：TN014 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 10-0000-02

一、引言

短波通信又称高频（HF）通信是指在3M-30MHz频段范围内，通过电离层反射进行远距离传输或通过地波进行近距离传输的一种通信手段。短波通信与其它通信方式相比，有自身的优点：通信距离远，在数千公里范围内短波不需要转发器就可进行超视距通信；抗毁性强，短波是唯一不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段，一旦发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击，但电离层具有不可摧毁性；接收设备简单，对于广播业务，接收端只需要配置短波接收机即可。正是由于这些优点，短波通信一直是世界各国中、远程通信的主要手段，广泛应用于政府、军事、外交、气象、商业等部门。

短波通信也存在固有的缺点：多径衰落现象严重，短波在电离层反射的传播过程中，信号振幅变化达几十倍，甚至几百倍；盲区内通信困难，一般来说，短波通过地波传播最远距离约为30公里，而天波从电离层第一次反射落地的最短距离约为100公里，因此30公里至100公里的区域，形成了短波通信的盲区；电离层暴变严重干扰短波通信，电离层参数受太阳等外界影响，F2层的电子浓度、有效高度以及电离层结构将产生不规则变化，使电离层的最高可用频率降低，甚至完全破坏而使短波通信中断。

近年来，随着短波通信在航空导航、水上安全、抢险救灾、军事通信等方面的广泛应用，其稳定性和可靠性差的缺点日益突出，给短波通信研究带来了很大的挑战的同时，短波通信新技术发展也面临着前所未有的机遇。

二、自适应频率

短波信道(电离层)是一种典型时变色散信道，其路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化，因此，短波通信中工作频率是不能任意选择的。统计表明，即使在夜间通信环境最坏的情况下，短波频段也有4%左右的无噪声信道，而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰。所以，实时避开干扰，找出具有良好传播条件的无噪声信道是提高短波通信质量最有效的途径。实现这一目标的关键是采用短波自适应频率技术，目前自适应频率经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段，正向3G-ALE发展。

（一）频率管理系统

短波频率管理系统是在一定区域内组成频率管理网格，在短波范围内测量和分析各种信道参数和干扰分布，根据综合分析和计算结果，得到通信质量优劣的频率排序表，统一分配给区域内各短波通信用户，使用户在最佳工作频率上的建立通信链路。短波频率管理实质是对区域内的用户提供实时频率预报，采用的技术称为实时信道估值RTCE(Real Time Channel Evaluation)技术。频率管理系统的特点是通信与探测分离，探测设备昂贵，这一发展过程也称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。

（二）2G-ALE通信系统

20世纪80年代中期，出现了在通信系统中直接采用RTCE技术，对短波信道进行探测、评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道，使得短波工作频率随信道条件变化而改变，确保了通信始终在质量最佳的信道上进行。2G-ALE通信系统具备如下功能：

（三）链路质量分析LQA (Link Quality Analysis)：在2G-ALE通信系统中，RTCE功能称为链路质量分析LQA。一般LQA都是在通信前或间隙中进行的，并且只在有限短波信道上进行，所获得的数据存储在LQA矩阵中。实际通信时，系统根据LQA矩阵中各信道的排列次序，择优选取工作频率。

（四）自动扫描接收：为了接收选择呼叫和进行LQA试验，网中所有电台都具有自动扫描接收功能，可在预先规定的若干信道上循环扫描，等候呼叫信号或者LQA探测信号。

（五）自动链路建立ALE (Automatic Link Establishment)：根据LQA矩阵，系统全自动建立通信链路，这一功能称为自动链路建立ALE的功能。它是基于接受自动扫描、选择呼叫和LQA综合运用的结果，也是2G-ALE与1G-ALE系统的最大区别。

（六）信道自动切换：在通信过程中，遇到电波传播条件变坏或严重干扰，短波自适应通信系统可以切换信道，使通信频率自动调到LQA矩阵中次佳频率上。

3G-ALE通信系统

在2G-ALE通信系统基础上，3G-ALE通信系统进行了许多改进：

1.驻留组划分

引人了驻留组(Dwell Group)的概念，将网络中的所有电台划分成多个驻留组。同一时间、同一组内的电台工作在同一信道上，而不同的组工作在不同的信道上，降低系统的阻塞。

2.地址结构

网内的每一个台站分配一个单独的11比特地址，低5位为驻留组号，高6位为组内成员号。网内最多有32个驻留组，每组最多有60个台站，网内最多可容纳32×60 =1920个台站。

3.信道分离技术

采用呼叫信道和数据流信道分离，并保持呼叫信道与数据流信道相邻，以使它们在传输特性上保持一致，有利于对传输信道的监听，保证信息传送的高效率和链路建立的快速性。

4.时隙结构

电台在每个信道上的驻留时间为5.4s，共分为6个时隙。其中第1时隙用于调谐和监听，第2～5时隙用于呼叫和应答，第6时隙保留作为握手、通知等。划分时隙技术减少信道拥挤。

ALE通信系统很好地解决了短波通信的频率选择问题，但是也不可避免地带来探测呼叫大量占用网络通信时间、选择和适应频率的局限性、建立通信链路慢等问题。最近，澳大利亚柯顿公司最新研制的NG下自优化电台，基于过去用过的信道(频率)、收发链路(双方的联络信息)和登陆时间等信建立的CALM智能化链路质量数据库，较好地解决这些问题。

三、DSP数字消噪

背景噪声信号混杂在一起，是短波通信最令人头痛的问题，消除起来非常困难，多年来很多厂家和研究机构一直致力于消噪技术的研究，DSP数字消噪是提高短波通信质量的有效解决方法。

从使用类型来看，DSP数字消噪分为两种：一种是对端消噪技术，就是收发双方电台互相配合进行的消噪。发方电台对信号和噪声进行大倍率的平等压缩，收方电台对信号和噪声进行不平等的解压，强化了信号，而弱化了噪声，实际消噪效果比较明显的。但是对端消噪技术有两个明显的缺点，制约其使用推广：一是消噪器要单独适配电台，互换性差；二是不配消噪器的电台无法参加通信。另一种单端消噪技术，就是只处理本机收到的信号，无须对方电台配合。单端消噪技术是根据有用信号的声谱对话音进行数字化处理，从而滤除噪声分量。单端消噪技术完全克服了对端消噪技术的弊端，成为消噪技术的发展主流。目前单端消噪有单独的消噪器产品，还有像柯顿NGT电台，已经把消噪器作为电台的基本功能，消噪效果比较理想，使短波电台噪声基本消除，话音清晰保真，达到或接近超短波的水平。

四、近垂直入射天线

长期以来，近距离通信盲区一直困扰着短波通信，世界各国都纷纷致力于无盲区短波通信的研究。解决短波盲区通信常用的有效方法就是选用近垂直入射天线，也称“高射天线”或“喷泉天线”。这种天线辐射图形的水平面为全向，垂直面为高仰角。仰角越高，电波第一跳落地的距离越短，盲区越少，当仰角接近90°时，基本实现了无盲区短波通信。

近垂直入射天线产品已经实际应用于短波基站、车载短波电台和便携式短波电台：基站无盲区天线如FD-230系列三线式宽带短波天线，该天线不用接天调，增益高，架设方便，通信效果好；车载无盲区天線如ML-90车载电磁环天线，该采用单电磁环振子配合新式自动天调，信号以喷泉方式向空中辐射，大大缩短了天波传播的最短距离，使天波传播与地波传播的通信距离相衔接，从而完全解决了近距离通信盲区；便携式无盲区天线如7006宽带软天线，该天线结构轻巧，便于携带，能快速架设和收集，并且在2～30MHZ范围内不需天调均能良好调谐，全向通信半径可达1000公里，在600公里范围内能实现可靠通信。

五、短波组网

组网能力是现代通信的基本要求之一，正同其它通信一样，人们也希望短波网络支持更多的应用，成为Internet的一部分，实现聊天、发送Email等。第三代短波通信网络正在发展，其实质上是一种无线分组交换网络，在ALE、信道效率、网络管理、路由协议及与Internet互连等方面的性能都有很大进展。

但是，由于短波信道的特殊性，网络拓扑快速变化、节点间链路不确定性、网络带宽较窄、频率复用和实时选频等问题都有待进一步解决，网络层协议如站点登陆/退出网络、呼叫发起、网络时间交换、网络设备管理、连接质量跟踪了解、路由表的产生和使用、网络信息的中继、各种业务的接入等的接口协议优化拟定等需要进一步研究解决。

六、结论

短波通信因其通信距离远、抗毁性强、设备简单等优点重新受到国内外厂家和研究机构越来越多的重视。自适应频率、DSP数字消噪、近垂直入射天线以及短波组网等各种新技术正不断被应用到短波通信领域，在世界范围内获得了长足进步。随着技术的进步和人们研究的深入，短波通信必将以崭新的面貌引领信息时代的通信领域。

参考文献：

[1]MIL-STD-188-141B,APPENDIX [S]．Department of Defense, USA，1999．

[2]Johnson E E.Analysis of Third-generation HF ALE Technologies, MILCOM 2000 21st Century Military Communications Conference Proceedings [C].2000,2;1139-1143．

[3]龚海慧,朱晓明,姜之一．第三代短波通信网的频率管理,电子科技[J].2007年第4期

[4]沈琪琪,朱德生．短波通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,1997

短波通信实际使用的频率范围篇4

1600 kHz～1800 kHz：主要是些灯塔和导航信号，用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号。1800 kHz～2000 kHz：160米的业余无线电波段，在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。2000 kHz～2300 kHz：此波段用于海事通信，其中2182 kHz保留为紧急救难频率 300 kHz～2498 kHz：120米的广播波段。2498 kHz～2850 kHz：此波段有很多海事电台。2850 kHz～3150 kHz：主要是航空电台使用。3150 kHz～3200 kHz：分配给固定台。

3200 kHz～3400 kHz：90米的广播波段，主要是一些热带地区的电台使用。3400 kHz～3500 kHz：用于航空通信。

3500 kHz～4000 kHz：80米的业余无线电波段。4000 kHz～4063 kHz：固定电台波段。4063 kHz～4438 kHz：用于海事通信。

4438 kHz～4650 kHz：用于固定台和移动台的通信。

4750 kHz～4995 kHz：60米的广播波段，主要由热带地区的一些电台使用。最好的接收时间是秋冬季节的傍晚和夜晚。

4995 kHz～5005 kHz：有国际性的标准时间频率发播台。可在5000 kHz听到。5005 kHz～5450 kHz：此频段非常混乱，低端有些广播电台，还有固定台和移动台。5450 kHz～5730 kHz：航空波段。

5730 kHz～5950 kHz：此波段被某些固定台占用，这里也可以找到几个广播电台。5950 kHz～6200 kHz：49米的广播波段。

6200 kHz～6525 kHz：非常拥挤的海事通信波段。6525 kHz～6765 kHz：航空通信波段。6765 kHz～7000 kHz：由固定台使用。

7000 kHz～7300 kHz：全世界的业余无线电波段，偶尔有些广播也会在这里出现。7300 kHz～8195 kHz：主要由固定台使用，也有些广播电台在这里播音。8195 kHz～8815 kHz：海事通信频段。

8815 kHz～9040 kHz：航空通信波段，还可以听到一些航空气象预报电台。9040 kHz～9500 kHz：固定电台使用，也有些国际广播电台的信号。9500 kHz～9900 kHz：31米的国际广播波段。

9900 kHz～9995 kHz：有些国际广播电台和固定台使用。

9995 kHz～10005 kHz：标准时间标准频率发播台。可在10000 kHz听到。10005 kHz～10100 kHz：用于航空通信。

10100 kHz～10150 kHz：30米的业余无线电波段。10150 kHz～11175 kHz：固定台使用这个频段。11175 kHz～11400 kHz：用于航空通信。

11400 kHz～11650 kHz：主要是固定电台使用，但是也有些国际广播电台的信号。11650 kHz～11975 kHz：25米的国际广播波段，整天可以听到有电台播音。

11975 kHz～12330 kHz：主要是由一些固定电台使用，但是也有些国际广播电台的信号。12330 kHz～13200 kHz：繁忙的海事通信波段。13200 kHz～13360 kHz：航空通信波段。

13360 kHz～13600 kHz：主要是由一些固定电台使用。13600 kHz～13800 kHz：22米的国际广播波段。13800 kHz～14000 kHz：由固定台使用。

14000 kHz～14350 kHz：20米的业余无线电波段。14350 kHz～14490 kHz：主要是由一些固定电台使用。

14990 kHz～15010 kHz：标准时间标准频率发播台。可在15000 kHz听到。15010 kHz～15100 kHz：用于航空通信，也可以找到一些国际广播电台。15100 kHz～15600 kHz： 19米的国际广播波段，整天可以听到有电台播音。15600 kHz～16460 kHz：主要是由固定电台使用。16460 kHz～17360 kHz：由海事电台和固定电台共享。17360 kHz～17550 kHz：由航空电台和固定电台共享。

17550 kHz～17900 kHz：16米的国际广播波段，最佳的接收时间是在白天。17900 kHz～18030 kHz：用于航空通信。

18030 kHz～18068 kHz：主要是由固定电台使用。18068 kHz～18168 kHz：17米的业余无线电波段。

18168 kHz～19990 kHz：用于固定电台，也可以找到一些海事电台。

19990 kHz～20010 kHz：标准时间标准频率发播台，可在20000 kHz听到，接收的最佳时间在白天。20010 kHz～21000 kHz：主要用于固定台，也有些航空电台。21000 kHz～21450 kHz：15米的业余无线电波段。

21450 kHz～21850 kHz：13米的国际广播波段，最佳的接收时间是在白天。21850 kHz～22000 kHz：由航空电台和固定电台共享。22000 kHz～22855 kHz：主要是由一些海事电台使用。22855 kHz～23200 kHz：主要是由一些固定电台使用。23200 kHz～23350 kHz：由航空台使用。

23350 kHz～24890 kHz：主要是由一些固定电台使用。24890 kHz～24990 kHz：15米的业余无线电波段。

24990 kHz～25010 kHz：用于标准时间标准频率发播台，目前还没有电台在这个频段上操作。25010 kHz～25550 kHz：用于固定、移动、海事电台。

通信原理数字通信系统总结性复习篇5

通信系统分为基带和频带传输两类。

数字基带通信系统模型

高速数字通信系统模型

一、A/D转换：

作用：完成模拟信号到数字信号的转换；过程：采样、量化、编码

方法：PCM脉冲编码、增量调制（△M）、差分脉冲编码调制（DPCM）、自适应差分脉冲编码

调制ADPCM1、A律13折线（PCM脉冲编码）：采用8bit量化，1bit极性码，3bit段落码，4bit段内

码，具体例子见习题答案。

2、增量调制（△M）：对前后样值的变化进行编码：增大编为1，减小编为0，只用一位

编码。

a)避免过载的方法：一是增大Δ，二是减小Δt；

b)增量调制一般采用的数据率为32Kbps或16Kbps；

3、PCM与△M的比较：

a)在比特率较低（低于40Kbps）时，增量调制的量化信噪比高于PCM，话音质量

比PCM的好，增量调制抗误码性能好，可用于比特误码率为10-2～10-3的信道，而PCM要求10-4～10-6

b)增量调制通常采用单纯的比较器和积分器作为编译码器，结构和设备较PCM简

单。

4、差分脉冲编码调制（DPCM）：对信号的抽样值与信号的预测值的差值进行量化、编码，其编码可采用N位二进制码。

5、自适应差分脉冲编码调制ADPCM：与DPCM相比，自适应的量化取代固定量化

二、信源编码：

作用：产生适合于信道传输的信号，提高系统有效性；

信源分类：语音信号和图像信号

语音压缩编码：

1、基本的语音编码方法：波形编码、参量编码和混合编码

2、应用举例：移动通信中多采用混合编码方式，如飞利浦的AMR-WB宽带自适应多速率语音

编码方法：语音带宽范围：50－7000Hz，16KHz抽样，6.6 Kbps~23.85 Kbps，应用领域：GSM、3G及其他

图像编码：

1、图像可压缩的原因:(1)图像信号中存在着大量的冗余度;(2)人眼的视觉特性，对高频信

息的感受度低.2、基本的图像压缩编码方法：

i.JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）:静止图像编码标准 ii.MPEG（Moving Picture Experts Group，活动图像专家组）-1：存储介质图像编码

标准

iii.MPEG-2：一般视频编码标准

iv.MPEG-4：多媒体通信编码标准

v.H.261（ITU-T 制定）:会议电视图像编码标准

vi.H.263：极低码速率的编码标准

3、H.261与MPEG-1比较：H.261编码后的数据流速率更低，总体上图象质量略逊于MPEG-1，它适合在网或网上传输运动的图象

三、码型编码：

目的：选择适合于信道传输特性的码型。

基本的常用码型及特点：

NRZ码：无定时

归零码：可提供定时信息

双极性码：减少直流分量，判决电平为“0”

HDB3码：用在复接设备中，如PCM30/

32一、二、三次群中

编码步骤：

1）1→+B、-B

2)经过奇数个B的0000 →000V，经过偶数个B的0000 →B00V，V与前面的B极性一致

差分编码：用在DPSK调制中，传号差分码规则：“1”变，“0”不变

具体编码实例见书p87，说明其中的差分编码参考码为“1”

四、信道编码：

作用：纠检错，提高可靠性基本分类：ARQ（检错重传）、FEC（前向检错）、HEC（混合差错控制）

常见编码方法：奇偶编码、CRC循环冗余校验，具体见作业。

CRC循环冗余编码步骤：

1）生成码：由生成多项式得生成码

2）监督码：信息码补r个0对生成码求r位余数（不足r位，前面补0，r=n-k）

3）循环码：信息码+监督码

五、其他眼图的特点：评价系统性能的基本方法，噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。

加密：

1.作用：加密；去除长的连零，有利于提取定时

2.基本方法：用移位寄存器的产生的m序列与信息序列模2加。具体见作业。

交织：

1、作用：与信道编码结合，检查或纠正突发性错误

2、基本思想：分散集中型错误，使其在检错或纠错范围内

六、复用、多址与复接：

复用目的：实现信道共享，提高信道的利用率；

多址目的：实现信道共享，区分终端（如地球站、基站或手机）

基本方法及应用

FDM：GSM系统200kHz/频带

TDM：PDH的PCM30/32路一次群

TDMA：GSM系统8时隙/载频

CDMA：3G（第三代移动通信）中区分小区和移动台

复接：在多路复用的基础上在时域上进一步“复用”。

复接存在的原因：电子元器件精度限制

PDH系统：正码速按位准同步复接

SDH系统：按字节的同步复接

七、调制：

实质：实现频谱搬移

目的：改善系统性能，可以实现频分复用

基本的调制方式：ASK、FSK、PSK、DPSK

(G)MSK：最小移频键控，用在GSM系统中

QPSK、QAM：用在3G移动通信系统中

八、同步：收发双方在时间上步调一致

同步获取的基本方法：自同步（滤波法）和外同步（插入法）

位同步：

NRZ获得同步的方法：编成RZ码，在0频处插入同步信号，或采用滤波法

滤波法的基本思想：大量信息工程系中总存在着“0”“1”的交替变化，此部分即为高频分量，将其滤出，既为位同步。

帧同步：一般采用集中插入的方法，如PCM30/32次群采用“集中插入”（TS0=“0011011”）载波同步：相干解调中需要载波同步，基本方法：平方变换法、平方环、科斯塔斯环

在“平方变换法”得到的PSK载波，因为存在2分频所以存在倒Π现象；

科斯塔斯环法：不存在倍频，直接得到载波，适于应用在高频电路中

网同步：数字通信系统中，为保证通信网中任意各站能够进行通信，需要有统一的时钟我国SDH系统采用“分区等级主从同步”，PDH采用准同步方法。

英文缩写：

ASK：幅移键控、FSKPSKDPSKQPSKQAMGMSK

A/DPCM△MDPCMADPCM

FDMFDMATDMTDMACDM CDMAFDD

SDH：

STM-N ：同步传输模块n级

PDH

ARQ、FEC、HEC

利用以上知识点理解下列系统参数

935.5KHZ935.3KHZ935.1KHZ

双工方式：频分双工

上下行频率间隔：

工作带宽:

复用方式：频道间隔

多址方式：时分多址

双工方式：

通信原理课程设计篇6

AM超外差收音机仿真

院系：班级：

姓名：学号：

指导老师：完成日期：

（一）课程设计目的：

为了将理论应用到实践，我们进行了在整整半个月的课程设计，我学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。

（二）课程设计内容：

超外差的特点是：被选择的高频信号的载波频率，变为较低的固定不变的中频(465KHz)，再利用中频放大器放大，满足检波的要求，然后才进行检波。在超外差接收机中，为了产生变频作用，还要有一个外加的正弦信号，这个信号通常叫外差信号，产生外差信号的电路，习惯叫本地振荡。在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频，因此在混频器之前的选择电路，和本振采用统一调谐线，如用同轴的双联电容器(PVC)进行调谐，使之差保持固定的中频数值。由于中频固定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频带特性也可做得比较理想，这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号。实验的目的就是用Systemview软件来演示收音机的工作原理!

（三）设计原理：

原理图为图1：

图1

这次实验为了说明超外差AM收音机的工作原理及信号解调过程,为了节省仿真时间没有按实际540-1700KHz的频率覆盖范围和455KHz中频频率设计,而采用了20KHz作为IF.另外设了30KHz,40KHz和50KHz三个载波频率的发射信号,模拟调制信号的带宽为5KHz以下.并希望接收到40KHz的电台频率。收音机使用高边调谐,本振应为40+20=60KHz,且存在一个镜像干扰频率为40+2*20=80KHz。整个混频输入与混频输出的频谱图搬移过程可以用下图2表示：

图2

（四）SystemView仿真设计：

图3

图3为SystemView仿真设计原理图

主要图符参数在下团中标出：

图4

仿真结果：

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器22的输出波形如图5：

图5

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器23的输出波形如下图6:

图6

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器23的输出波形如图7

图7

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器25的输出波形如图8：

图8

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器25的输出波形如下图9

图9

SystemView仿真设计原理图（图3）接收器23的输出波形的频谱图如图10

图10

（五）结果分析

系统采样频率设置为200KHz，在原理图3的左边对应的是3个AM信号发生器用来模拟3个电台，调制信号采用了扫频信号，分别采用了不同的扫频带宽和调制度。中频滤波器采用1个5个极点3db带宽为10KHz的切比契夫滤波器。接收到的RF信号（图符23）频谱如图10.在40KHz频率的信号具有最大的调制度（设为1）信息带宽的中心信号是所希望接收的信号。输出的差频项频谱成分通过一个5极点切比契夫带同滤波器后，得到如图9所示的频谱，期中希望的20KHz载波信号比10KHz和30KHz的信号大了约15db，所以通过一个简单的二极管包络检波器可以将原调制信号解调。解调后的时域信号波形如图5所示。

（六）总结及心得：

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．

通过这次Systemview模拟仿真，本人在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次模拟仿真训练从而培养和提高自己独立工作能力，巩固与扩充了课程所学的内容，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在此感谢我们的两位指导老师，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而老师开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊.由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教。

（七）参考文献

[1] 樊昌信，曹丽娜.通信原理（第六版）.北京：国防工业出版社，2007

[2]罗卫兵.Systemview 动态系统分析及通信系统仿真设计西安：西安电子科技大学出版社

[3]张辉，曹丽娜.通信原理学习辅导西安：西安电子科技大学出版社，2003

短波通信技术概括及通信频率选择篇7

一、短波通信发展要求

高度信息化是当今通信技术的总体特点, 其对通信系统及通信技术的要求也越来越高。短波通信设备正朝着数字化、集成化、一体化、网络化的趋势发展, 其未来主要的业务将是图像与数据的整合。随着电磁环境的日益恶化及无线电通信业务的发展, 短波通信应在如下几方面开展深入研究:

1.1 高速、大容量通信

传统的短波通信发展较慢, 主要制约因素是容量有限, 如电报速率在200b/s以下, 这很难满足当今以图像为主流的现代通信需要。而要适应社会发展对短波通信技术的要求, 就必须不断提升短波通信的传输速度及容量。

1.2 可靠通信

电离层反射、传播损耗、电离层倾斜、电离层骚动、散射传播及波导传播的随机性、多径衰落等诸多因素对短波通信产生的不利影响, 因此, 需要不断提高短波通信的可靠性。

1.3 抗干扰通信

短波通信具有隐蔽性差的特点, 其信道保密性能不足, 缺乏必要的抗干扰能力。因此, 要不断提升短波通信的抗干扰性能。

二、我国民用短波通信技术发展的现状

2.1 HF.90H超小型跳频短波电台

HF.90H是引进的澳大利亚技术, 其突出特征是运用智能边带跳频技术, 突破了语音跳频技术中易被识破及跟踪、不安全不隐蔽的弊端。该技术运用SSB边带跳频模式传送语音信号, 其瞬时频率与噪音类似, 且跳频编码在语音起伏中, 跳频频率很难确定。普通的短波信道经常有噪声及干扰信号存在, 而HF.90H频带适应性较强, 可自动排除噪音信道, 大大提高了通信质量。

2.2 CHESS系统

CHESS系统利用数字信号处理技术及DSP芯片为基础, 其跳频宽带能到2.56MHz, 跳频速率可达5000HOPS/S, 同时具有非常高的数据传输速率。该系统最显著的特点是运用了差分跳频技术, 以及将编码与频率调制技术相结合, 对频率编码后, 控制了跳频的频率, 可以实现通过频带换取音噪比及信干比。

三、常用短波通信电波传播途径分析

3.1天波传播

3.1.1电离层

天波主要依靠电离层反射进行传播, 因此可研究总结电离层在不同时段对不同频率电波的反射规律, 以提高短波通信质量。在整个电离层中, 通常是D层、E层、F1 及F2 层对电波通信有较明显的影响, 不同层次之间并没有明显的界限。D层高度在60-80 千米, 午间电子密度达到最高, 夜晚逐渐消失;E层高度在100-120千米, 白天电子密度高于晚上;F1 层高度在180 千米, 与D层一样, 中午电子密度最高而夜晚消失;F2 层高度在200-400 千米, 电子密度是下午达到最高值, 黎明降到最低值。

3.1.2 电离层对电波的反射与折射

电离层的电波频率及其电子密度对折射率有直接影响, 其中, 电波频率与折射率呈现反向相关, 即电波频率越高, 电离层对电波具有的折射率越小;电子密度与折射率呈正向相关, 即电子密度越高, 电波折射率越大。电子密度是随着电离层高度的增加而升高的, 同时导致电波折射率不断升高。在电波频率确定不变的前提下, 电波的入射角度越大则越容易被反射回地面;当入射角小于某一数值时, 电波会直接穿过电离层进入太空。电波的入射角度固定时, 越高频率的电波需要达到更高层次的电离层才有可能被反射回地面, 当频率达到一定数值时, 在折射角不满足条件的情况下, 电波会透过电离层进入太空。

3.1.3 电离层吸收电波

在电波穿过电离层的过程中, 电离层中的自由电子会处于运动状态, 因此会消耗电波能量, 这就是所谓的电离层吸收电波。电波频率与电子密度影响着电离层对电波的吸收程度。电波频率越低、电子密度越高, 吸收能力就越强。

3.2 地波传播

地波传播这一通信方式可以在特定距离内搭建起比较稳定可靠的网络。此网络的有效距离会受到电台的发射频率、传播路径及天线结构等因素影响, 同时载波频段也会对其产生影响。假设前三个条件固定, 载波频率就是影响通信距离的特定因素。这是因为载波频率越低, 大地会吸收较少的电波, 因此, 应该选择低段的短波频率用于地波通信频率;地波传播距离越远时, 通信信号越弱, 当到达距离的临界点后, 短波通信就无法保证其可靠性, 造成信号中断。

四、短波通信电台通信频率的选择

由于电子密度及电离层的高度是不断变化的, 因此对于短波电台来讲, 选择合理的通信频率是保障通信质量的关键。若选择过低的通信频率, 会造成电离层过度吸收电波, 不能保证短波信号的信噪比;若选择过高的通信频率, 则会造成电波穿过电离层, 直接进入太空。因此, 短波通信电台在选择通信频率时要综合考虑如下几点:

首先, 在通信距离固定的前提下, 短波通信频率要低于被电离层反射的最高频率, 以避免电波透过电离层直接进入太空;

其次, 当短波电台通信频率较低, 电离层会较强的吸收电波, 这时短波电波通信频率降低到某一区间, 短波信噪比会大大下降, 通信质量没有保证。正常来讲, 短波通信的最低通信频率为3-4MHz;

再次, 在选择通信频率时也要考虑时间段变化, 日间与夜间的频率应该不同。

实践证明, 在黎明及黄昏时电离层的电子密度变化较为频繁, 应根据实际情况对电波频率进行相应调整。

五、短波通信技术的发展展望

随着短波通信技术的发展, 其主要呈现出如下发展趋势:

首先, 由单一自适应技术发展为全自适应技术。自适应主要是指频率的自适应, 也被称为实时选频技术。在信息化时代, 主要的通信方式是数据通信, 因此单一频率自适应远远不能满足通信要求。短波通信新技术的问世推动了短波数据网的搭建与发展, 同时频率自适应技术可同其他自适应技术构成全自适应通信系统, 这也是短波通信技术的发展趋势。

其次, 抗干扰技术由低速窄带发展为高速宽带。大部分短波跳频电台依然是模拟跳频电台, 其在技术上一直没有攻克通信距离近、语音质量低等难题, 且是窄带跳频。若想提高短波通信的抗干扰能力, 必须提高跳频速率及信号带宽。这同时也可有效提高信息的传输速率。

再次, 短波通信系统网络朝着第三代全自适应网络方向发展。通信系统网络化、通信数字化、通信业务综合化是未来短波通信系统的发展主流趋势, 信息系统的建设应以有效性、可靠性、抗毁性为基本要求。为提高通信系统的智能化、自动化, 短波通信设备应向第三代通信设备方向发展, 以适应未来短波通信业务的发展要求。

六、结语

随着科技的发展, 短波通信技术会逐渐发展为全自适应技术, 且其信号带宽会不断拓宽, 抗干扰性能等也会不断提升, 通信过程将变得更为顺畅, 相信短波通信技术在未来会有更广阔的应用前景。

摘要：随着我国信息技术的发展与经济的进步, 短波通信技术取得了飞速发展, 被广泛应用于通信行业各领域中。现代短波通信技术的应用深刻的影响着军事、航空、海运、等各行业, 极大的推进了我国信息技术的发展, 满足着人类的通信需求。基于此, 本文简要介绍了短波通信发展的要求, 阐述了我国短波通信技术的发展现状及、常用的通信装备、短波电波的传播途径, 并就短波通信电台的通信频率选择及通信技术的发展前景做了简单分析, 希望能对短波通信技术的应用有所帮助。

关键词：短波通信,频率选择

参考文献

[1]李晋.短波通信发展现状与前景探析[J].大陆桥视野, 2013 (12)

短波通信原理篇8

【关键词】短波自适应通信技术调制解调

【中图分类号】TP391【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0149-01

一、短波自适应技术

短波通信传播的途径分为天波和地波，俗称高频通信，是利用电离层反射或者地波远进行数据传输的通信手段，其距离要控制在3 - 30MHz频段范围内。[1]而在其他的通信方式中，短波通信具有不可以替代的优点。而在短波通信系统中，如具有自动对通信条件变化进行适应的能力，这种适应能力被称为短波自适应通信。而这种通信是针对与短波信道缺陷而进行的频率自适应技术，是在通信的过程中，对短波信道的传输质量进行不断的测试，对其选择最为良好的工作频率，使短波通信一直运行于良好的信道上工作，所以短波自适应通信技术俗称为实时选频技术。

在短波自适应通信技术中，自适应调制非常重要。这是根据信道的实时状态和业务不同对于不同的特性动态，对所输出的参数进行调整，从而对系统的传输潜力进行挖掘，使频谱的利用率提高，让所传输的容量以及可靠性发挥到最大。在短波自适应传输中，是将信号盲检技术与信令告知方式进行结合，对于信号所传输的参数进行检测（接收），来达到双方所接收信息的互通，可对信令减少开销，降低了估计所造成的误差，这样收发机就可以进行简化，从而对接收机的整体水平进行提高，已达到实现智能化、自动化信息接收。短波自适应通信技术，可以划分为：通信与探测分离的独立探测系统以及通信与探测合一的短波自适应的通信系统这两种系统。

而现在，短波自适应通信技术在我国广泛的应用，智能化、自动化技术的短波通信技术，[2]使得短波的调制调解的问题也渐渐的显现出来，使短波技术的发展迎接着挑战。

二、现代与传统短波调制调解技术对比

现代短波通信终端技术，在短波通信传播方面存在者严重的干扰，但为满足人们对通信业务及数据业务的需求量增加，使数据传输的速度与稳定性不断的增加，从而短波通信终端技术不断的发展，其包括数字调制技术、差错控制技术、短波自适应调制解调技术等等。

传统短波通信技术，以话和低速报为主要的工作方式，这种方式已经不能满足现在通信的需求了。而传统的短波通信技术在数据的传输上必须依靠短波Modom进行，调制解调器则是数据通信部件中最为关键的零件。由于短波信道具有反射模式较多，信道变化快等并存，不仅多径时散的现象，还有衰落的现象，让绝大多数径时的范围延伸在2ms-5ms。由于信号严重的受到电磁的干扰，导致所要传递的信息不能准确快速传输。所以，短波的自适应抗多径调制解调技术是成为现代短波通信重要的研究方向。

在短波自适应通信技术中，调制调节器非常关键的部件，其性能的好坏直接影响者传输信息的稳定性。而传统的短波通信一般采用调制方式为PSK、QAM等。而这种调制方式在短波通信中会对通信宽带进行限制，如要提高效率就需要基带脉冲成，这样一来所调制的信号起伏较大，对于发射机的效率降低。而在现代短波通信中使用的是连续相位调制，这是一种具有恒定包络调制技术，对于频带的利用率和功率利用可发挥高效的利用率。由于连续相位调制本身是有恒包络，所以也是高效率的非线性放大器。此外连续相位调制还有记忆特性与递归特性，可以利用这样的特性，将外部的交织器以及卷积码进行连接，这样就可以组成高效率的串行级连续相位系统。而这个系统在短波的应用中，可以克服传统短波通信系统的缺点，提高系统的利用率。

三、短波自适应通信中调制调解技术

现代短波通信技术，在科技不断发展的过程中满足于人们对数据的需求，也要满足高速数据需求。而这些需求使短波通信技术必须有抗电磁干扰能力加强，使短波通信技术的可靠性和数据传输率快速的提高。如要提高短波通信技术，必须在调制调解技术和差错控制等技术上进行改变。其中短波自适应调制调解技术，其调制体制分为两种：多音并行和单音串行。[3]

1、多音并行体制。其体制是将所要传输的信息在话音通道内，利用高速串行的信道把信息分解并通过低速并行信道以多个载波进行信息传输，而最后在接收信息时，将所要接收的多路数据信息进行分路，并把数据信息进行解调，使多路的低速信息组合成高速数据流。每个副载体所要承载相对较低的数据率，而在多径延时上码元的长度是足够使用，能抗多径衰落的影响。最长用的多音分为52音、32音、16音，在目前每一个单音所受QPSK/8PSK调整的数据率最高为2.4k bit/s。多音并行最新的调制解调器所采用的是分集、前向纠错、DSP技术等。

2、单音串行体制。其体制为在话路带宽内进行的串行所发送的高速数据信号。使用8PSK调制进行信息的发送，采用信道估值综合技术和高效自适应均衡以及序列检测进行信息的接收，而在接收端采用的技术可以消除码间串联的干扰。这种体制在功率分散上是不存在这个问题的，即使在传输率相同的情况下，串行体制比并行体制在很大程度上降低误码率，从而使传输的质量有所提升，数据所传输率增加到9.6kbit/s.

3、多载波正交频分复用调制（OFDM），这是并行数据传输系统，在频率间隔上的多个子载波分别对数据信息进行调制，所调制的载波信号相加并进行发送。通过对载波间隔进行选择，将频谱的正交性在符合周期整体上进行保留，而每个子载波上所进行的信号，并在频谱上进行重叠。接收一端可以利用载波之间的正交性，使信息无失真的进行恢复。

4、网格编码调制（TCM），这是一种不对宽带有效性进行牺牲，又能提高功率的有效性，又与信道编码相结合，形成一种高效编码调制技术。在调制时，充分的对所要接收的信道信息进行利用，对所接收的信号进行软判决最大似然译码，从而使系统整体达到最佳的性能。而使用TCM技术中的并行或者串行调制调节器，其效果明显高于传统并行或者串行调制解调器。

5、差错控制技术。[4]而短波的信道中，会出现随机差错、突发差错等，使数据在接收时出现偏差，字符差的出错率在10-2～10-3数量级。若使用差错控制技术，字符差的数量级将有所改善。错差控制技术分为收端检错和纠错码利用两种控制技术。收端检错简单的说是自动请求重发，是对发送端进行通知所发送错误的信息。这种技术在突发差错和随机差错使用的效果良好，但不能重复进行发错，不然会造成信号延时。利用纠错码也可称为前向纠错，这种纠错技术是手段自动的进行纠错，而纠错中需要大量的冗余码（可使用交织码或者扩散卷积码），但这种技术的造价相对较高。

四、总结

信息化社会的不断发展，通信过程将网络化、数字化等信息装备的必然发展，网络的有效性、可靠性、兼容性、抗毁坏性以俨然成为通信系统中必要的基本条件。而短波通信作为现代通信系统的重要手段，短波通信技术一方面在装备体制上进行转变，一方面要不断的提升短波通信技术的高效传输性和可靠性，所以短波自适应通信技术的智能化、自动化与调制解调技术的发展是必然的趋势。

参考文献

[1] 董彬虹，李少谦.《短波通信的现状及发展趋势》[J]；信息与电子工程；2007.01

[2] 刘明庆，李红平.《短波自适应通信技术》[J]；现代通信；1998.03

[3] 潘志勇.《关于短波通信信息技术未来发展的思考》[J]；信息通信；2012.05

通信原理实验报告篇9

1.1 无线信道特性分析 1.1.1 实验目的

1)了解无线信道各种衰落特性；

2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义；

3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。

1.1.2 实验内容

1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0-3-6-9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示：

移动通信系统

1.1.3 实验作业

1)根据信道参数，计算信道相干带宽和相干时间。

fm=200;t=[0 4e-06 8e-06 1.2e-05];p=[10^0 10^-0.3 10^-0.6 10^-0.9];t2=t.^2;E1=sum(p.*t2)/sum(p);E2=sum(p.*t)/sum(p);rms=sqrt(E1-E2.^2);B=1/(2*pi*rms)T=1/fm

2)设置较长的仿真时间（例如10秒），运行链路，在运行过程中，观察并分析瑞利信道输出的信道特征图（观察Impulse Response(IR)、Frequency Response(FR)、IR Waterfall、Doppler Spectrum、Scattering Function）。（配合截图来分析）Impulse Response(IR)

移动通信系统

从冲击响应可以看出，该信道有四条不同时延的路径。多径信道产生随机衰落，信道冲击响应幅值随机起伏变化。可以看出，该信道的冲激响应是多路冲激响应函数的叠加，产生严重的码间干扰。Frequency Response(FR)

频率响应特性图不再是平坦的，体现出了多径信道的频率选择性衰落。

移动通信系统

IR Waterfall

频率展宽后，信号的冲激响应不再平坦，是由于多径信道中不同信道的叠加影响

Doppler Spectrum

由于多普勒效应，接受信号的功率谱展宽扩展到fc-fm至fc+fm范围。

移动通信系统

3)观察并分析信号在经过瑞利衰落信道前后的星座图变化（截图并解释）。

前

标准的QPSK星座图，4个相位后

移动通信系统

信号经过多径信道后，相位和幅值均发生了随机变化，信号不再分布在四个点附近，可以看出信号质量很差。说明多径信道对信号产生了巨大的干扰。PSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析

1.2BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析 1.2.1实验目的

掌握基于simulink的BPSK、QPSK典型通信系统的链路实现，仿真BPSK/QPSK信号在AWGN信道、单径瑞利衰落信道下的误码性能。

1.2.2实验作业

1)基于simulink搭建BPSK/QPSK通信链路，经过AWGN信道，接收端相干解调，仿真并绘出BPSK和QPSK信号在EbN0为0~10dB时（间隔：

移动通信系统

1dB）误码性能曲线。仿真参数：

a)仿真点数：106

b)信源比特速率：1Mbps。

Bpsk通信链路

QPSK通信链路

BPSK AWGN参数

移动通信系统

QPSK AWGN参数

用bertool画出BPSK信号的误码率曲线（0~10dB）

移动通信系统

由此可见BPSK和QPSK的在同一Eb/No时误比特率基本一样，这与理论分析一致

2)在1的基础上，信号先经过平坦（单径）瑞利衰落，再经过AWGN信道，假设接收端通过理想信道估计获得了信道衰落值（勾选衰落信道模块的“Complex path gain port”）。仿真并绘出BPSK和QPSK信号在EbN0为0~40dB时（间隔：5dB）误码性能曲线。信道仿真参数：最大多普勒频移为100Hz。

BPSK通信链路

移动通信系统

QPSK通信链路

瑞利单径信道参数

移动通信系统

QPSK AWGN参数

移动通信系统

BPSK AWGN参数

BPSK/QPSK 0-40db误码率曲线

BPSK和QPSK在同一Eb/No的误比特率基本一致，这和理论基本一致

移动通信系统

2、分组题目

2.1SIMO系统性能仿真分析 2.1.1实验目的

1.掌握基于simulink的单发多收（SIMO）16QAM仿真通信链路；

2.仿真SIMO 16QAM信号在单径瑞利衰落信道下，不同接收分集数、不同合并方式下的误比特率性能。

2.1.2实验内容

1.掌握单发多收的原理，利用分集技术，搭建单发多收通信系统框图。2.利用MATLAB中simulink所包含的通信系统模块搭建基于各种分集技术类型的单发多收通信链路。

3.比较分析不同接收分集数、不同合并方式下的误比特率性能。

2.1.3实验原理

移动信道的多径传播引起的瑞利衰落、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移使接收信号受到严重的衰落；阴影效应会使接收的信号过弱而造成信号的中断；信道存在噪声和干扰，也会使接收信号失真而造成误码。因此，在移动通信系统中需要采取一些数字信号处理技术来改善接收信号的质量。其中，多天线分集接收技术就是一个非常重要且常见的方法。

分集接收的基本思想就是把接收到的多个衰落独立的信号加以处理，合理地利用这些信号的能量来改善接收信号的质量。

分集技术总体来说分为两类，针对阴影衰落的宏观分集和针对微观衰落的微观分集。本实验主要注重微观分集。分集技术对信号的处理包含两个过程，首先是要获得M个相互独立的多径信号分量，然后对它们进行处理以获得信噪比的改善，这就是合并技术。合并方式共分为三种，选择合并、等增益合并和最大比值合并。

选择合并是最简单的一种，在所接收的多路信号中，合并器选择信噪比最高的一路输出。最大比值合并会将所有路信号的能量和信息都利用上，会明显改善

移动通信系统

合并器输出的信噪比。基于这样的考虑，最大比值合并把各支路信号加权后合并。各路信号权值用数学方法得出。等增益合并性能上不及最大比值合并，但是却容易实现得多，其主要思想是将各路信号赋予相同权值相加。2.1.4 实验仿真 2.1.4.1实验框图

系统整体框图

移动通信系统

接收分集

二分集等增益合并

移动通信系统

三分集等增益合并

二分集选择合并

三分集选择合并

移动通信系统

二分集最大比值合并

三分集最大比值合并

2.1.4.2 仿真结果

从图中可以看到，通过等增益合并方式能够显著的减小误码率，并且随着Eb/N0 的增加而更好的显示出性能优越；相对比不同的分集数可看出，分集数的增加能有效地减小误码率。

移动通信系统

由图可看到，三种合并方式都能显著地减小误码率，在分集数为二的情况下，效果最好的是最大比值合并，等增益次之，都优于选择合并；

2.1.5 实验结论

移动信道的多径传播引起的瑞利衰落、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移使接收信道受到严重的衰落，所以必须采取相应的抗衰落的措施来提高系统性能。在本次课程设计中，我们小组学习研究了对三种不同分集合并技术在改善系统性能方面的效果的课题实验。通过仿真实验得出的不同分集的误码率，分集技术能有效地减小误码率从而提高系统性能；而通过对误码率曲线的分析，可以看出：对于三种分集合并技术，等分集前提下，最大比值合并优于等增益合并优于选择合并；而对于同一合并技术，增加分集数能优化其性能。

2.2直接序列扩频系统性能分析

2.2.1实验目的

1）了解直接序列扩频系统的原理

2）基于simulink搭建直接序列扩频仿真通信链路，仿真分析在不同信道条件下的误比特率性能。

3）观察体会直接序列扩频对误码率的改善程度 2.2.2 实验内容

1)搭建基于simulink搭建直接序列扩频仿真通信链路，观察频谱和波形 2）仿真分析在不同信道条件下的误比特率性能。

移动通信系统

2.2.3实验原理

所谓直接序列扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而在接收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。

直扩系统的抗干扰能力是由接收机对干扰的抑制产生的，如果干扰信号的带宽与信息带宽相同（即窄带），此干扰信号经过发送机伪噪声码调制后将展宽为与发送信号相同的带宽，而其谱密度却降低了若干倍。相反，直扩信号经伪噪声码解扩后变成了窄带信息，从而使增益提高了若干倍。

实验原理框图

伯努利信源b(t)x(t)s(t)信道r(t)e(t)Tby(Tb)dt判决0y(t)c(t)cos(wct)c(t)cos(wct)