[发明专利]基于单载波频域均衡的短波高速数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短波通信中的高速数据传输技术，具体说是一种基于单载波频域均衡的短波高速数据传输方法。

背景技术

目前传统短波通信信道带宽为3kHz，传输数据速率为75-2400bps，随着短波通信业务多样化发展的需求，该数据速率已不满足应用需求。现有数据速率在2400bps以上的技术主要有以下两种。其一是串行数据传输结合时域均衡：例如美军标MIL-STD-188-110B：基于传统3kHz带宽，采用单载波64QAM调制和卷积编码技术，传输9600bps的数据；利用上下两个独立边带同时传输，数据速率为19.2kbps，主要缺点是信噪比要求过高，达到33dB；其二是多子带并行传输技术：例如北约标准STANAG 4539，利用110B的9600bps传输技术，通过2～6个3kHz信道并行传输数据，速率可达到19.2k～57.6kbps；针对地波应用环境，通过8个3kHz信道，每个信道采用256QAM传输16kbps，最终提供128kbps的高速数据传输。但是多信道传输技术需要多套调制解调器和发射接收设备。

对上述主要的传输技术分析可知，目前的短波高速数据传输技术无法保证在带宽及接收信噪比有限的条件下进行正常的高速数据通信。因此，寻求一种有效的短波高速数据传输方法是极其必要的。短波高速数据传输主要涉及信道带宽、调制技术、均衡技术等：

通信带宽：基于3kHz带宽传输高速数据时，需要的信噪比通常很高，在实际短波通信中常常难以满足。为此，可以突破传统3kHz带宽的限制，降低高速数据传输时所需的信噪比要求，达到提高数据传输可靠性的目的。但鉴于短波信道十分拥挤，要找到一个干扰较小、带宽很大的“干净”信道比较困难，如100kHz级。

调制技术：短波高速数据传输要求采用频谱效率高、峰平功率比低和抗干扰能力强的调制技术。多载波调制(如OFDM)是实现高速数据传输的一种常用技术，在民用宽带无线通信领域有着广泛的研究和应用。但是，多载波调制的频谱由多个子带构成，信号峰平功率比很高，电台不能全功率发射，实际信道特性变化会对子带的正交性产生严重影响，在多径衰落和干扰严重的短波信道中性能受限。

均衡技术：在现有短波通信系统中，均衡技术主要采用时域均衡。但是，对于短波高速数据传输，符号速率很高，而短波信道多径时延通常为几ms，如多径时延4ms，符号速率19.2kBaud，那么多径跨越的符号数目达到77个。采用传统的时域均衡器，抽头系数会很多，且需逐个符号进行均衡，实现复杂度较高，例如在24kHz带宽上，对抗5ms的信道弥散的时域DFE所需要的计算量高达1000MIPS。

因此，找到一种基于单载波频域均衡技术的短波高速数据传输方法，解决短波高速数据传输问题是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出基于一种基于单载波频域均衡的短波高速数据传输方法，是在短波24kHz带宽内，实现19.2k、28.8k、38.4k、64k和128kbps的高速数据传输方法。

本发明的技术方案是：

一种基于单载波频域均衡的短波高速数据传输方法，利用频域抽头增益来补偿信道引起的频率选择性衰落，它包括以下步骤：

(a).在发送端对发送信息比特进行编码及交织，将编码交织后的比特信息经过相移键控调制/正交幅度调制即PSK/QAM调制后形成数据块x；

(b).在数据块之间加入保护间隔，保护间隔长度大于信道最大多径时延τ_max，在数据块之间的保护间隔内填充循环前缀CP；

(c).在接收端接收数据块时，首先丢弃循环前缀CP，并对去除CP后的数据块y进行快速傅氏变换FFT，将时域信号y转换为频域信号Y；

(d).对接收到的信号进行信道估计，包括频差估计、噪声方差估计和信道时域估计，得到频差Δf、噪声方差和信道时域离散形式h；