基于OFDM技术的短波通信电台研制

摘　要：本文研究了OFDM调制技术在短波通信中的应用，提出了一个基于OFDM调制的短波通信电台的设计方案并完成了软硬件系统设计。对实验样机的测试结果表明，本系统性能指标能够满足实际要求。
　　关键词：短波通信;软件无线电；正交频分复用技术

一、引言
　　短波通信由于具备通信距离远、架设简单和移动方便等优点被广泛用于无线通信领域。正交频分复用（OFDM）调制方式以其传输速率快、频带利用率高和抗多径能力强等优点越来越受到人们的重视，也开始逐步被应用于短波通信领域，取代原来的单载波调制和非正交多载波调制技术［1］。本文介绍的基于OFDM调制技术的短波通信电台采用了软件无线电的思想，以DSP为控制和运算核心完成对数字信号的OFDM调制和解调。

二、短波通信电台的系统模型与性能参数
1.基本系统模型
　　短波通信电台的实验样机框图如图1所示，发送端首先通过PC机录入人的语音数据进行语音编码和压缩，然后通过RS-232接口将压缩后的比特数据流传送至数字发射机进行OFDM调制，最后由射频模块将OFDM信号变频到射频频段后发送至无线信道；接收端首先由射频模块接收通过无线信道传来的模拟信号，然后在数字接收机内部将信号恢复成基带信号后进行同步和OFDM解调，最后通过RS-232接口将解调后的比特数据上传到PC机，由其进行解压缩和语音解码将数据恢复成语音数据。
　　短波电台的系统参数如表1所示，主要性能指标为：
　　①4QAM调制时，在10 kHz的信号带宽上数据速率达到11.25 kbps;16QAM时，则能达到22.5 kbps；
　　②4QAM调制时采用编码后在信噪比为10 dB的AWGN信道中的比特误码率能达到10－5；
　　③4QAM调制时采用编码后在信噪比为20 dB的短波信道（多径信道最大延迟4 ms）中的比特误码率能达到10－4。
　　限于篇幅，下文主要介绍数字发射机和接收机两个中频处理模块的软硬件方案设计，而对射频模块和语音编解码模块不做介绍。