短波通信数字调制应用与语音传输编码
短波通信数字调制应用与语音传输编码
摘 要： 短波通信因失真少、传输距离远、抗毁性强等因素一直是海上通信的主流方式,
模拟传输手段则因实现性强、成本低长期以来作为海上通信的主要传输方式。随着技术的进步
和经济的发展, 数字技术应用成为水上通信系统未来一段时间的主流和趋势, 本文旨在通过对短
波电台调制方法和语音编码方式选择的研究, 探索将数字化技术引入短波水上通信系统的可能
性和实现方法。
关键词： 海上通信; 短波; 数字电台; OFDM; Opus; 技术应用;
短波通信因具有绕射能力强、传输距离远、抗毁性强等特点被广泛的应用到海事、气象和军事
领域, 其系统也是全球海上遇险与安全系统 (GMDSS) 的重要组成部分。基于数字通信技术的日
趋成熟, 如何将数字技术应用到短波通信中, 整合两种通信方式的优点, 成为新的研究方向。本
—文主要研究信号的调制和信源 语音信号的编码两个环节的数字化技术应用。
1. 短波通信数字调制应用
短波通信虽然具有传输距离远、覆盖范围大、设备价格经济等优点, 但其依赖大气层传播的特
点也使其易容易被干扰、衰减和失真。DRM (世界数字广播组织) 为了扬长避短、更好地使用
短波通信, 针对 30MHz 以下的长中短波调幅广播建立了世界通用的数字 AM 广播标准, 推广了
数字广播技术 DRM 系统。
1.1 DRM 技术的优越性
DRM 系统使用 30MHz 以下频段的特点, 使其对中高频频谱资源的利用比较充分, 绕射能力及穿
透能力更强, 有利于增大覆盖范围;在覆盖范围基本相同的情况下, DRM 系统需要使用的数字调
幅发射机的功率远低于传统模拟调幅发射机, 这一点有利于提高发射机的经济效益和能效;在短
波9k Hz 带宽的前提下, 可以充分利用现有的语音编码技术, 增强抗扰能力, 消除短波衰落, 从而
提高传输可靠性, 避免高斯噪声影响。
DRM+ (最新的 DRM 技术代) 采用多载波 OFDM 传输方式 (正交频分复用) , 使用 4QAM 和
16QAM 两种子载波调制方式, 在主业务信道上提供高达 37~186kb/s 的净数据率。
1.2 OFDM 调制原理
OFDM 调制的原理是将高速的数据流分解为多路并行的低速数据流, 并将这些数据流在在多个
载波上同时进行传输。基于这个原理, OFDM 调制相较于单信道传输保真性更强, 并且具有基于
符号周期展宽的特点。采用 OFDM 调制方式产生的低速并行的子载波, 其多径效应造成的时延
扩展就能够相对缩小。这样就能降低码间干扰发生的几率直至可以忽略不计。
OFDM 调制的通带信号一般可表示为:
而经 OFDM 调制的信号基带形式通常为:
考虑子载波正交性, 可以使用只调制解调一路子载波信号进行数据提取的方法, 例如对第k路子
载波进行解调, 得到的信号可以表示为:
在实际应用中, 一般会解调 N路子载波, 并根据波形叠加得到信号, 从而减少失真。例如N=4 时,
信号表达中 d= (1, 1, 1, 1) , 四个载波解调后的独立波形和叠加后的信号波形分别如图1。
从波形图可以看出, 虽然 4个子载波的幅度范围恒为[-1, 1], 但由于多信道叠加, 一旦出现多信号
相位一致的情况, 就会产生叠加信号瞬时功率数倍于单信号平均功率的情况, 这种现象被称为
OFDM 调制的高峰均比, 目前针对这一弊端, 研究者进行了限幅类, 编码类以及概率类等技术探
索。
摘要：
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短波通信数字调制应用与语音传输编码 摘 要： 短波通信因失真少、传输距离远、抗毁性强等因素一直是海上通信的主流方式, 模拟传输手段则因实现性强、成本低长期以来作为海上通信的主要传输方式。随着技术的进步和经济的发展, 数字技术应用成为水上通信系统未来一段时间的主流和趋势, 本文旨在通过对短波电台调制方法和语音编码方式选择的研究, 探索将数字化技术引入短波水上通信系统的可能性和实现方法。 关键词： 海上通信; 短波; 数字电台; OFDM; Opus; 技术应用; 短波通信因具有绕射能力强、传输距离远、抗毁性强等特点被广泛的应用到海事、气象和军事领域, 其系统也是全球海上遇险与安全系统(...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
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