摘 要

短波通信是一种非常适合在恶劣环境中进行的无线通信方式。它具有不需中继、组网灵活、抗摧毁能力强的巨大优势，但是其信道具有多径效应、多普勒频移以及衰落等特性，致使信道中存在着严重的码间干扰，因而有必要使用抗干扰技术确保通信质量。本文主要研究短波通信中的分集接收技术和自适应信道估计技术，以期寻找出一种有效的分集合并方法来改善短波系统的性能。

本文首先分析了短波信道的物理特性，以此为据导出了短波信道的数学传输模型。其次，建立了信道估值器的模型，研究了LMS和RLS这两种经典的信道估计算法，并对两种算法做出了改进。在最后，研究了三种常用的分集合并技术，着重分析了其中的MRC方法，并提出了基于信道估计误差量和平均信噪比的改进型MRC方法。

关键词：短波信道、信道估计、分集接收、最大比值合并

Abstract

Short-wave communication is a wireless communication way very suitable for harsh environments. It has the advantage of no relay, flexible networking and strong Anti-destroy ability, but it’s channel has many characteristics such as Multi-path effect, Doppler frequency shift and Fading, which causes serious inter-symbol interference.Therefore,anti-jamming technology must be used to ensure the quality of communication. This paper mainly studies the diversity reception technology and adaptive channel estimation technique in shortwave communication in order to find an effective diversity combining method to improve the performance of shortwave system.

In this paper, the physical characteristics of shortwave channel are introduced, and the equivalent base-band transmission model of shortwave channel is established. Secondly, the model of channel estimator is established, and the classical channel estimation algorithms of LMS and RLS are studied, and the two algorithms are improved. In the end, three commonly used diversity combining techniques are studied, and the MRC method is analyzed emphatically. An improved MRC method based on channel estimation error and average signal to noise ratio is proposed.

Key words: shortwave channel, channel estimation, diversity reception, MRC

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1短波通信简介 1

1.2 短波分集接收技术简介 1

1.3 分集接收技术的研究意义 2

1.4 主要内容与章节安排 2

第二章 短波信道 4

2.1 短波信道的特性 4

2.1.1 多径效应 4

2.1.2 衰落 5

2.1.3 多普勒效应 6

2.1.4 噪声及干扰 6

2.2 短波信道的等效基带传输模型 7

2.3 短波信道特性仿真 7

2.4 小结 9

第三章 短波信道估计技术 10

3.1 短波信道估值器模型 10

3.2 传统的信道估值算法 11

3.2.1 LMS算法原理 11

3.2.2 RLS算法原理 13

3.2.3 LMS与RLS算法的性能对比分析 15

3.3 传统信道估计算法的改进 16

3.3.1 变收敛因子的LMS算法 16

3.3.2 变遗忘因子的RLS算法 18

3.4 小结 19

第四章 分集接收技术 20

4.1 分集接收理论 20

4.2 常用分集类别 21

4.3 经典分集合并技术 22

4.3.1 选择性合并 22

4.3.2 等增益合并 23

4.3.3 最大比值合并 24

4.3.4 经典合并方法性能比较 26

4.4 改进型最大比值合并 28

4.5 小结 32

第五章 总结与展望 33

参考文献 34

致谢 35

第一章 绪论

1.1短波通信简介

短波(Short Wave)指的是波长范围在10m~100m、频率范围在3MHZ~30MHZ的电磁波。依靠它来实现的数据文件传输方式即所谓的短波通信。在实际使用中，短波通信展现出成本低廉、覆盖范围广、组网灵活、抗摧毁性强的巨大优势，因而被广泛应用于军事、气象、航海等通信环境较为恶劣的部门。

短波通信的信道包括天波信道和地面波信道两种，但实际通信中多采用前者。地面波传播的损耗会随着工作频率的增加而增加，在给定地表面的情况下，系统工作频率越高，传播信号的损耗就会越大，因此地面波方式只适用于频率不太高（通常在5MHZ以下）的近距离通信。地面波传播的信道受气候、温度等因素影响较小，信道特性基本上不会随时间变化而发生剧烈变动，是一种恒参信道。天波形式指信号利用电离层的反射来完成信号的传输，这种传播方式的损耗要远小于地波，因而比较适宜于远距离通信。但是电离层特性会不断的发生变化，它容易受天气、昼夜交替等现象的影响，因此该传播方式的信道特性是时变的，具体说来此信道存在时变色散特性。这种信道存在着严重的多径效应、衰落、多普勒频移以及噪声干扰等特性[^[1]]。时变色散信道的时间色散、频率色散特性会使得在其中传播的信号发生起伏，进而会增加短波数据传输的误码率，并且随着数据传输速率的增高，会产生严重的码间干扰。
随着科技的飞速进步，通信手段也不断推陈出新，通信可靠性、稳定性也日渐提高，但短波通信依旧伫立于通信大舞台。因为短波通信成本低廉，可利用软件无线电编程实现，建设容易，可以使用多种组网形式，不需要使用中继系统就能完成远程通信，故依旧应用于很多领域。尤其是近年以来，自适应控制、自适应均衡、实时信道估值(RTCE)等通信新技术不断涌现，使得短波通信在克服多径衰落、提高数据传输速率等方面性能得到了大幅度提升，短波通信再次得到了人们的重视。

1.2 短波分集接收技术简介