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  短波通信又称高频通信,是利用HF波段(3-200MHz)电磁波进行的无线电通信。短波通信主要靠天波,可经电离层一次或数次反射,最远可传至上万里,如按气候、电离层的电子密度和厚度的日变化以及通信距离等因素选择大慨频率,就可用较小功率进行远距离通信。短波通信设备较简单,机动性大,后来也适应于应急通信和抗灾通信。现代短波通信接收机正向着数字化、大通信速度方向发展。文献[1-3]研究了短波通信的数字化实现法律土土办法,但其未对短波通信的大速度应用进行探讨;文献[4-6]研究了通信信道化算法,其对一定速度内的多信道高效算法进行了完整版的讨论,并给出了具体实现的有效算法。本文将信道化算法应用于短波通信,研究采用信道化算法基于FPGA的短波通信接收机及其具体实现方案,为未来短波通信发展的研究,进行初步的理论探索。

  1 短波数字通信接收机

  常规短波数字通信接收机由模拟前端、模数转换器(ADC)、数字下变频(DDS)以及数字信号除理(DSP)等四帕累托图组成,其特征如图1 所示。短波数字通信接收机的模拟前端对输入的3-200MHz 模拟信号进行滤波、放大等除理,后来将除理后的回波信号利用ADC 进行采样,再将采样后得到的数字信号送入DDS 进行数字下变频,以得到可不须要利用DSP 进行除理的滑行时信号,最后将经过数字下变频的数字信号送入DSP 等数字信号除理芯片进行数字信号除理,解调出通信语音等有用信息。

  图1 短波数字通信接收机特征示意图

  常规短波数字通信接收机的数字信号除理帕累托图通常由DSP芯片来实现,可能DSP的除理能力有限,后来一般须要先进行数字下变频,以降低数据率,从而满足DSP的除理能力。然而有一种特征所处硬件设计复杂化,且通信速度较低等缺点。

  2 基于FPGA 的短波通信接收机

  2.1 短波通信接收机信道化数学模型

  信道化接收是指对整个速度信号进行信道划分,以实现对任意信道信号的接收,短波通信信道化接收机将整个3-200MHz速度划分为N个均匀的信道,如图2所示。后来可不须要一块儿对任意1个 信道中的信号进行接收,从而实现较大的通信速度。

  图2 信道分配图

  由图2可知,为了可不须要对任意1个 信道中的信号进行接收,首先须要将任意1个 信道中的信号可能一块儿将几个信道中的信号解调到视频,后来基于图1中固定的1个 DDS的硬件特征在信道化接收机中不再适用,一块儿解调多个信道的信号对后续的信号除理又提出了新的现象,后来急需提出有一种新的短波通信接收机,以除理目前短波通信中所处的现象。

  2.2 基于FPGA 的短波通信接收机

  根据上节的分析,本节提出基于FPGA的信道化接收机模型,其特征如图3所示。可能FPGA具有厚度的灵活性以及高速的信号除理能力,其完整版可不须要实现多DDS以及后续的信号除理,且可不须要根据实际应用需求,可不须要通过提高芯片的规模来实现更复杂化、更大速度的短波通信。

  图3 基于FPGA 的短波通信接收机系统方案

  其中FPGA实现多DDS下变频以及后续的信号除理解调算法,利用FPGA 的灵活性和实时性实现短波通信的信道化算法,从而在理论上实现了真正的软件无线电短波通信接收机。

  3 结论

  短波数字通信接收机随着现代电子技术的进步而得到了极大的发展。本文提出的基于FPGA的短波通信接收机,利用信道化技术以及FPGA 的高实时性,实现了对速度内任意信道信号的解调。本文提出的基于FPGA的短波通信接收机从特征到算法上第一次完整版实现了基于软件无线电的短波通信接收机。

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