主頁（http://www.130131.com）：OFDM在短波通信中的應(yīng)用(2) 此外，為進(jìn)一步檢驗(yàn)采用OFDM技術(shù)的調(diào)制解調(diào)器的實(shí)際性能，1999年6月，在DERA加拿大對(duì)CRC的串行調(diào)制解調(diào)器和Racal的并行體制調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行了三個(gè)星期的現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)試驗(yàn)。發(fā)射機(jī)是10kW的DERA Cove電臺(tái)，接收站點(diǎn)位于DERA的Malvern(距離140km)和Funtington(距離45km)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，兩種調(diào)制解調(diào)器性能略有差異，在黎明OFDM比串行體制調(diào)制解調(diào)器性能好，在整個(gè)晚間誤碼率性能一直接低，在白天兩種調(diào)制解調(diào)器工作都很好。由于兩種調(diào)制解調(diào)器都沒有采用FEC編碼，誤碼率較高。 2.2 法國Thomson公司的實(shí)現(xiàn)途徑 采用OFDM體制，子載波個(gè)數(shù)79，信道編碼采用基于幀結(jié)構(gòu)的turbo code編碼方式，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)9600bps. 每幀結(jié)構(gòu)如下： ·每幀3個(gè)OFDM符號(hào)； ·每個(gè)OFDM符號(hào)有79個(gè)子載波； ·第1個(gè)OFDM符號(hào)有52個(gè)數(shù)據(jù)和27個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)； ·第2個(gè)OFDM符號(hào)有79個(gè)數(shù)據(jù)和0個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)； ·第3個(gè)OFDM符號(hào)有79個(gè)數(shù)據(jù)和0個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)； ·每個(gè)OFDM符號(hào)周期32.81ms；保護(hù)間隔6.15ms； ·子載波間隔37.5Hz，第1個(gè)子載波和最后1個(gè)子載波間隔2925Hz； ·短交織時(shí)間長度1.8s；長交織時(shí)間長度10.8s. 2.3 ARD9900調(diào)制解調(diào)器 該調(diào)制解調(diào)器是由環(huán)球無線電通信公司(Universal Radio Incorporation)推出的最新一代商用產(chǎn)品，具有傳輸數(shù)字語音、圖像、數(shù)據(jù)的功能，語音編碼部分采用先進(jìn)的vocoder AMBE技術(shù)。主要參數(shù)如下： ·采用OFDN調(diào)制，子載波子數(shù)36，子載波間隔62.5Hz，信號(hào)調(diào)制方式OQPSK； ·基帶信號(hào)帶寬280Hz～2530Hz； ·數(shù)據(jù)傳輸速率50baud/3600bps； ·每幀有3個(gè)OFDM符號(hào)，每個(gè)OFDM符號(hào)周期20ms，保護(hù)間隔4ms； ·FEC編碼：內(nèi)層卷積編碼1/2，結(jié)束長度7，生成多項(xiàng)式[133,171]8；外層Reed-Solomon編碼[44，36]8； ·具有圖像、語音、數(shù)據(jù)加密功能。 2.4 一種滿足地面和飛機(jī)通信標(biāo)準(zhǔn)的并行調(diào)制解調(diào)器 1998年國際民事飛行組織(ICAO)建立了地面與飛機(jī)聯(lián)系的短波通信標(biāo)準(zhǔn)；SARPS for HF Datalink、AMCP/5-WP172。該標(biāo)準(zhǔn)采用單載波數(shù)據(jù)，最高傳輸速率達(dá)1800bps. S.Zazo等人對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)，提出采用OFDM調(diào)制的兩套新方案。第一種方法：每幀由3個(gè)OFDM符號(hào)組成，子載波個(gè)數(shù)16，一個(gè)用于信道探測(cè)的OFDM符號(hào)后接兩個(gè)連續(xù)OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)。第二種方法：每幀由一個(gè)用于信道探測(cè)的短OFDM符號(hào)和一個(gè)長OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)組成；短OFDM符號(hào)由16個(gè)子載波組成，長OFDM符號(hào)由32個(gè)子載波組成。系統(tǒng)主要參數(shù)如下： ·信道編碼：Reed-Solomon編碼[63，45]； ·信號(hào)調(diào)制方式：QPSK； ·短交織長度1.8s；長交織4.2s； ·方案一：子載波間隔175Hz，有效OFDM符號(hào)周期5.71ms，保護(hù)間隔2.62ms； ·方案二：子載波間隔87.5Hz，有效OFDM符號(hào)周期11.43ms，保護(hù)間隔3.93ms。 仿真結(jié)果表明：兩方案在誤比特率(BER)方面性能改善顯著，同時(shí)還有效降低了前同步信號(hào)(preamble)和信道探測(cè)信號(hào)的長度，對(duì)于提高傳輸速率具有重要意義。 3 OFDM在HF通信實(shí)際應(yīng)用中需要解決的幾個(gè)關(guān)鍵性問題 由于短波帶寬較窄，在MIL-STD-188-141B中定義的帶寬為4kHz，通常語音帶寬可以壓縮至3kHz,因此目前串行體制的調(diào)制解調(diào)器可以在3kHz帶寬實(shí)現(xiàn)9600bps以上的傳輸速率�？紤]采用OFDM體制時(shí)，由于子載波個(gè)數(shù)有限，需要降低插入導(dǎo)頻的密度，這就給信道估計(jì)帶來一定的困難。以MIL-STD-188-110A中39音調(diào)制解調(diào)器為例，OFDM符號(hào)周期Ts=22.5ms，子載波頻率間隔Δf=76.92Hz，對(duì)于最大時(shí)延擴(kuò)展Td=4ms，最大多普勒擴(kuò)展fd=σ=2Hz，需要每隔Nk=1/2fdTs=11.1≤個(gè)OFDM符號(hào)和在NL≤1/2TdΔf=1.6個(gè)子載波間插入導(dǎo)頻�？梢姴迦雽�(dǎo)頻的方式值得深入研究，文獻(xiàn)提出一種在時(shí)域、頻域內(nèi)采用六角形插入的導(dǎo)頻方式，比矩形插入方式更為有效。降低插入導(dǎo)頻密度的另外途徑是采用最大似然譯碼方法改進(jìn)信道估計(jì)和解調(diào)的性能。 另外，信道編碼方式也需要深入研究。采用信道編碼直接降低了有效通信速率，目前短波中大多采用刪除型卷積編碼方式，如MIL-STD-188-141B中采用生成多項(xiàng)式(133，171)約束長度7，1/2碼率輸出的卷積碼，經(jīng)刪除后輸出碼率為3/4。而其它編碼方式，如網(wǎng)格編碼(TCM)、turbo碼、分組trubo碼(Block Turbo Code)、多層卷積編碼(Multievel Convolutional Codes)也可能是更有效的方式。 雖然OFDM對(duì)抗多徑干擾具有較好的性能，但是OFDM也存在如下缺點(diǎn)：(1)存在較高的峰值平均功率比(PAR)；(2)對(duì)載波頻偏移敏感，對(duì)同步要求高，如果考慮保密通信，在保持OFDM載波同步、符號(hào)同步和采樣同步的前提下，跳速通常低于100跳/秒，容易被地方跟蹤上。
目前單載波短波通信傳輸速率已達(dá)到9.6kbps，對(duì)均衡的要求很高，若要進(jìn)一步提高傳輸速率已經(jīng)很難了，OFDM技術(shù)能夠?qū)㈩l率選擇性衰落信道轉(zhuǎn)化為平衰落信道，具有較強(qiáng)的抗ISI能力�？梢灶A(yù)計(jì)，在未來提高短波通信速率方面OFDM將是一個(gè)研究的主要方向。本文對(duì)OFDM技術(shù)在短波通信領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用做了一個(gè)綜述性回顧，并指出在OFDM實(shí)際應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵性問題。
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