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目录第一章绪论 (1)1.1 选题依据 (1)1.2 超短波电台通信国内外发展现状与趋势 (2)1.3 OFDM技术的发展及应用 (4)1.4 论文的主要工作和章节安排 (7)第二章 OFDM技术与超短波无线通信信道特性 (8)2.1 OFDM技术基本原理 (8)2.1.1 OFDM系统的基带模型 (8)2.1.2 保护间隔和循环前缀 (11)2.2 多径信道的描述参数 (12)2.2.1 瑞利/莱斯衰落 (12)2.2.2 时延扩展与相干带宽 (13)2.2.3 多普勒扩展与相干时间 (14)2.3 超短波电台通信信道特性 (15)2.3.1 信道的多径时延分布 (15)2.3.2 信道的多普勒分析 (17)2.4 本章小结 (19)第三章基于OFDM的无线宽带通信信号处理技术 (21)3.1 通信系统帧结构设计 (21)3.1.1 OFDM参数设计 (21)3.1.2 相位参考符号 (24)3.1.3 OFDM符号与成帧 (25)3.2 基带信号处理 (26)3.2.1 卷积编码和维特比译码 (26)3.2.2 差分调制和解调 (29)3.2.3 QPSK映射和QPSK解调 (30)3.2.4 频率交织和频率交织解调 (30)3.2.5 系统同步算法 (32)3.3 中频信号处理 (36)3.3.1 整数倍内插 (37)3.3.2 带通采样 (38)3.3.3 整数倍抽取 (39)3.4 本章小结 (40)第四章信号处理硬件平台及接口技术 (41)4.1 硬件平台及接口 (41)4.2 嵌入式系统及设备驱动 (42)4.2.1 嵌入式Linux系统 (42)4.2.2 嵌入式驱动程序 (43)4.3 ARM与DSP通信技术实现 (44)4.3.1 HPI读写 (44)4.3.2 HPI加载DSP技术 (45)4.4 ARM与FPGA通信技术实现 (46)4.4.1 S3C2410的GPIO读写 (46)4.4.2 通过GPIO加载FPGA技术 (46)4.5 DSP与FPGA通信技术实现 (48)4.6 ARM与PC机通信技术实现 (50)4.7 本章小结 (52)第五章超短波电台OFDM通信系统的实现 (53)5.1 DSP基带信号处理实现 (53)5.1.1 EDMA与中断实现 (53)5.1.2 发送端DSP信号处理 (55)5.1.3 接收端DSP信号处理 (56)5.2 FPGA中频信号处理实现 (60)5.2.1 数字上变频实现 (60)5.2.2 数字下变频实现 (62)5.3 超短波电台通信系统视频传输设计实现 (63)5.3.1 发送端视频数据传输设计 (64)5.3.2 接收端视频数据传输设计 (66)5.4 通信系统性能测试及性能分析 (67)5.5 本章小结 (72)结论 (73)参考文献 (75)攻读硕士学位期间发表的论文与研究成果清单 (77)致谢 (78)第一章绪论1.1 选题依据超短波(Very High Frequency，VHF)通信是指利用30MHz~300MHz超短波频段电磁波进行的无线电通信，也叫甚高频通信。
超短波通信新技术汇报人：2024-01-06•超短波通信技术概述•新型超短波通信技术•超短波通信新技术发展趋势目录•超短波通信新技术面临的挑战与解决方案•超短波通信新技术应用案例01超短波通信技术概述超短波通信是一种利用超短波频段的电磁波进行信息传输的无线通信方式。
超短波通信具有传输距离远、覆盖范围广、抗干扰能力强、传输速率高、信道容量大等优点，广泛应用于军事、航空、航海、应急救援等领域。
定义与特点特点定义超短波通信技术最早起源于20世纪20年代，随着电子管和调频技术的发展，超短波通信逐渐应用于军事和民用领域。
早期发展随着数字信号处理、软件无线电、智能天线等技术的发展，超短波通信技术不断得到改进和完善，传输速率和信道容量得到大幅提升。
现代发展技术发展历程超短波通信技术在军事领域中广泛应用于战术通信、卫星通信、雷达侦察等领域。
军事通信超短波通信技术在航空领域中用于飞机与地面控制中心之间的通信，以及飞机之间的空地通信。
航空通信超短波通信技术在航海领域中用于船舶与海岸电台之间的通信，以及船舶之间的船际通信。
航海通信超短波通信技术在应急救援领域中用于快速建立临时通信网络，保障救援工作的顺利进行。
应急救援应用领域02新型超短波通信技术高速数据传输技术高速数据传输技术是超短波通信领域的重要发展方向，通过提高数据传输速率，满足各种高速、实时的通信需求。
高速数据传输技术主要采用多载波调制技术、MIMO技术、OFDM技术等，这些技术能够有效地提高频谱利用率和数据传输速率。
高速数据传输技术的应用范围广泛，包括视频传输、远程控制、物联网等领域，为超短波通信带来了新的发展机遇。
抗干扰技术是超短波通信中的关键技术之一，能够有效地提高通信系统的抗干扰能力，保证通信的稳定性和可靠性。
抗干扰技术主要包括扩频技术、跳频技术、自适应滤波技术等，这些技术能够有效地抑制干扰信号，提高信噪比，保证通信质量。
抗干扰技术的应用范围广泛，包括军事通信、航空通信、卫星通信等领域，为超短波通信提供了更加可靠的通信保障。
长波、中波、短波、超短波和微波的传播特点1、长波传播方式主要是绕地球表面以电离层波的形式传播，作用距离可达几千到上万公里，此外，在近距离（200至300公里以内）也可以由地面波传播。
长波的传播主要是靠地面波和经电离层折回的天空波来进行的,它的传播距离由发射机的功率和地面情况所决定,一般不超过3000公里.主要用作无线电导航,标准频率和时间的广播以及电报通信等。
长波的应用：中远距离通信、地波通播、地波应急通信、长波矿井通信、地下通信、标准频率和时闻广播及无线电导航。
2、中波传播方式靠地面波和天空波两种方式进行传播。
在传播过程中，地面波和天空波同时存在，有时会给接收造成困难，故传输距离不会很远，一般为几百公里。
中波靠地面波和天空波两种方式进行传播.在传播过程中,地面波和天空波同时存在,有时会给接收造成困难,故传输距离不会很远,一般为几百公里.主要用作近距离本地无线电广播、海上通信,无线电导航及飞机上的通信等.中波的应用：近距离本地无线电广播、海上通信、无线电导航及飞机上的通信等。
3、短波传播方式短波信号主要靠电离层反射(天波)传播，也可以和长、中波一样靠地波进行短距离传播。
超短波通信主要靠地波传播和空间波视距传播。
当通信距离较近时，通常使用鞭状天线，利用地波传播。
短波的传播主要靠天空波来进行的,它能以很小的功率借助天空波传送到很远的距离.主要是远距离国际无线电广播、远距离无线电话及电报通信、无线电传真、海上和航空通信等。
当通信距离较远时，应用高架天线或将电台设在较高的地方，利用空间波传播；需要超视距通信时，可采用接力的方式或使用散射通信和卫星通信。
短波的应用：广播和通信。
4、超短波传播方式超短波传播（ultra-short wave propagation），波长为10～1米（相应频率为30～300兆赫)的电波经电离层的传播。
超短波电离层传播有散射传播和透射传播两种主要形式。
超短波,又叫米波或甚高频无线电波.主要传播方式是直射波传播,传播距离不远,一般为几十公里.主要用作调频广播、电视、导航、雷达及射电天文学等.超短波的应用：传送电视、调频广播、雷达、导航、移动通信等业务。
现代通信与通信指挥管理信息系统技术摘要：军事通信和通信指挥管理信息系统是现代综合电子信息系统的重要组成部分。
论述了现代军事通信系统的短波通信、超短波通信、卫星通信、散射通信、流星余迹通信、军事光通信等多种传输手段、军事认知无线电等特点和发展趋势及新技术、关键技术，并论述了通信指挥管理信息系统相关技术。
关键词：军事通信；指挥管理；信息处理；认知无线电；网络管理未来作战需要通信设备具有高效的机动通信能力、可靠的再生保障能力、电磁环境和电磁兼容性。
通信和举报设备必须实施信息传输和处理能力。
系统必须有良好的顶层设计和相互兼容的开放标准。
系统必须形成路由优化协议。
要着眼于联合作战的要求，突出各种通信手段的融合。
强调通信平台和武器平台之间的相互连接，以满足无缝链接的要求。
通信设备系统要适应新技术开发的要求等。
1卫星通信指挥系统卫星通信指挥系统是指利用卫星通信技术提供移动业务，指挥通信信息的传输、传输、存储和处理的通信系统。
卫星通信指挥系统具有非常典型的特点，通过卫星中继站向所有用户提供各种移动通信业务。
因此，卫星移动通信系统本质上是现代移动通信和传统卫星通信相结合而诞生的产品。
1.1CDMA的应用在卫星通信指挥系统中，由于CDMA具有许多无可取代的独特优点，因此得到了非常广泛的应用。
CDMA应用的主要优势如下：（1）容量限制比较小，可以顺利地增加用户；（2）可以扩频增益，相邻波束之间可以使用的频率一样，频率具有很强的复用能力；（3）在宽带信息传输中具有良好的抗多径衰落性能；（4）具有良好的软切换功能，可以运用语音激活功能极大地提高容量；（5）具有良好的抗干扰能力强，信号频谱的接收和扩展保护性和隐蔽性良好。
1.2多址访问方式卫星通信系统的一个显著特点便是具有多点对多点或多址访问的通信能力。
其多址方式主要包括FDMA、SDMA、TDMA和CDMA，与地面上的移动通信中的多址方式极为相似。
卫星通信系统的独特优势表现在其多址访问能力。
第二章（信道）习题及其答案【题2－1】设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为0()()d H K t ωϕωω⎧=⎨=-⎩其中，0,d K t 都是常数。
试确定信号()s t 通过该信道后的输出信号的时域表达式，并讨论之。
【答案2－1】 恒参信道的传输函数为：()0()()d j t j H H e K e ωϕωωω-==，根据傅立叶变换可得冲激响应为：0()()d h t K t t σ=-。
根据0()()()i V t V t h t =*可得出输出信号的时域表达式：000()()()()()()d d s t s t h t s t K t t K s t t δ=*=*-=-讨论：题中条件满足理想信道（信号通过无畸变）的条件：()d d H ωωφωωτττ⎧=⎨⎩常数（）＝－或＝ 所以信号在传输过程中不会失真。
【题2－2】设某恒参信道的幅频特性为[]0()1cos d j t H T e ωω-=+，其中d t 为常数。
试确定信号()s t 通过该信道后的输出表达式并讨论之。
【答案2－2】 该恒参信道的传输函数为()0()()(1cos )d j t j H H e T e ωϕωωωω-==+，根据傅立叶变换可得冲激响应为：0011()()()()22d d d h t t t t t T t t T δδδ=-+--+-+根据0()()()i V t V t h t =⊗可得出输出信号的时域表达式：0000011()()()()()()()2211 ()()()22d d d d d d s t s t h t s t t t t t T t t T s t t s t t T s t t T δδδ⎡⎤=⊗=⊗-+--+-+⎢⎥⎣⎦=-+--+-+讨论：和理想信道的传输特性相比较可知，该恒参信道的幅频特性0()(1cos )H T ωω=+不为常数，所以输出信号存在幅频畸变。
其相频特性()d t ϕωω=-是频率ω的线性函数，所以输出信号不存在相频畸变。
超短波通信系统干扰问题分析和抗干扰方法超短波通信又称米波通信,它是利用30MHz-300 MHz的超短波频段的电磁波进行的无线电通信。
它的波长范围在1米到10米之间,主要依靠地波传播和空间波视距传播,其频带宽度是短波频带宽度的10倍之多。
因其具有频带较宽,传输性能较强等方面的优势,超短波通信不仅被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、移动通信等领域,而且成为我国军事通信中的主要手段之一,在部队战术通信、部队现场通信指挥等方面发挥重要作用。
然而随着当今社会信息技术的飞速发展,用频设备日益多样化,各种干扰现象也随之增多,直接影响通信的效果及其日后的发展。
因此,对超短波通信过程中产生的干扰现象进行分析,找出干扰来源并最大限度的对其进行抑制和防范,从而进一步优化通信过程是十分必要的。
1、主要干扰来源分析（1）邻道干扰邻道干扰是指在两个相邻或相近的波道,所传输的信号超过了波道的宽度,从而对临近波道所传播信号造成的干扰。
我们认为,这种干扰来源主要有两方面形成:一方面来源于紧随的若干波道的寄生辐射,包含发信边带扩展、边带噪声、杂散辐射等等。
另一方面则来源于移动通信网内一组空间离散的邻近工作频道。
（2）发信机噪声干扰除了邻道干扰之外,发信机噪声干扰也会直接影响到通信质量。
所谓发信机噪声干扰是指以载频为核心,分布频率范围相当宽的噪声。
其频率大小可在在数十千赫到数兆赫的区间,从而对其他发信机所造成的干扰。
这种干扰噪声的大小主要由新频器以及调制器等因素决定。
（3）互调干扰互调干扰通常产生于传输信道中的非线性电路。
当我们在非线性电路中输入两个或多个不同频率的信号时,在非线性器件的作用之下,会有很多谐波和组合频率分量产生。
这时,接近于所需要的信号频率ω0的组合频率分量就会顺利通过接收机,从而形成互调干扰。
我们认为,互调干扰产生的原因主要有三方面,分别是发信机互调、接收机互调和外部效应引起的互调。
①发动机互调发射机互调干扰是基站使用多个不同频的发射机(频分多址(FDMA)系统)所产生的特殊干扰。
一、短波通信短波通信(Short-wave Comunication)是无线电通信的一种。
波长在10 米～100 米之间，频率范围 3 兆赫～30 兆赫。
发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备，通信距离较远，是远程通信的主要手段。
由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。
目前，它广泛应用于电报、电话、低速传真通信和广播等方面。
尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘汰，还在快速发展。
1. 短波传播途径短波的基本传播途径有两个：一个是地波，一个是天波。
如前所述，地波沿地球表面传播，其传播距离取决于地表介质特性。
海面介质的电导特性对于电波传播最为有利，短波地波信号可以沿海面传播1000 公里左右；陆地表面介质电导特性差，对电波衰耗大，而且不同的陆地表面介质对电波的衰耗程度不一样（潮湿土壤地面衰耗小，干燥沙石地面衰耗大）。
短波信号沿地面最多只能传播几十公里。
地波传播不需要经常改变工作频率，但要考虑障碍物的阻挡，这与天波传播是不同的。
短波的主要传播途径是天波。
短波信号由天线发出后，经电离层反射回地面，又由地面反射回电离层，可以反射多次，因而传播距离很远（几百至上万公里），而且不受地面障碍物阻挡。
但天波是很不稳定的。
在天波传播过程中，路径衰耗、时间延迟、大气噪声、多径效应、电离层衰落等因素，都会造成信号的弱化和畸变，影响短波通信的效果。
2. 电离层的作用电离层对短波通信起着主要作用。
电离层是指从距地面大约60 公里到2000 公里处于电离状态的高空大气层。
上疏下密的高空大气层，在太阳紫外线、太阳日冕的软X 射线和太阳表面喷出的微粒流作用下，大气气体分子或原子中的电子分裂出来，形成离子和自由电子，这个过程叫电离。
产生电离的大气层称为电离层。
电离层分为D、E、F1、F2 四层。
D 层高度60~90 公里，白天可反射2~9MHz 的频率。
山区短波和超短波应急指挥通信系统山区的地形复杂，通信条件非常恶劣，而且容易受到天气、自然灾害等多种因素的影响，从而造成现有的通信系统无法正常工作，这就给山区应急指挥带来了很大的困难。
因此，发展一种山区短波和超短波应急指挥通信系统已迫在眉睫。
所谓山区短波和超短波应急指挥通信系统，就是指一种能够在山区内快速建立通信网络，传递指挥信息并迅速响应应急事件的无线通信系统。
运用短波和超短波技术，这种新型通信系统具有以下优点：一、具有大量通信传输频道它可以在全球范围内采用，不受军区和战场的限制，频道众多，支持数据、语音、图像、视频等多媒体通信，能够处理多机互联，同时支持用户的短平常通讯需求及指挥指挥所需求，从而给作战指挥带来了更好的通信保障。
二、通信能力强短波和超短波的频段都具备高反射的特点，能够穿过山谷、山坡和山洼等地形复杂的区域，能够防止无线电信号出现死角，从而确保应急指挥通信的稳定和可靠性。
三、设备便携因为山区通信设备需要随时携带，所以通信设备应该具有便携轻便的特点，可以随时随地进行设置和移动，从而更好的适应山区应急指挥的工作需要。
四、操作简单通信设备的使用者在各类场合下，能够快速接受系统培训，学习使用方法，更好的掌握通信设备的使用技巧，提高应急指挥的效率。
五、系统稳定在山区短波和超短波应急指挥通信系统中，采用的是完全自主开发的通信协议；当通信部署时，可以按照需求进行定制化配置，因此，能够使系统更加稳定，可靠。
六、信息安全性有保证为了保证应急指挥信息的安全性，该系统采用了最新的加密技术，确保了通信信息的保密性，使得指挥信息不会被非法篡改或者泄露。
总之，短波和超短波应急指挥通信系统，可以有效地推进山区指挥通信设备的建设，提高山区应急指挥的响应速度和科学性，为山区的应急救援工作带来更科学的规划、更有效的推进。
多元化三位一体应急通信网络体系的构建我国是个地质灾害和自然灾害频发的国家，地震、泥石流、台风等各种自然灾害频发，相对应的应急通信的研究也越来越受到重视。
应急通信是一种极其重要的通信技术，说其重要是因为其主要以保障通信安全为主要目标，并不是单纯以沟通为H的。
应急通信的适用场合一般在开展重大活动，执行重要任务，发生重大灾害等情况下。
本文从实际出发，通过“5.12”汉川大地震、“8.03”云南鲁甸地震等救援和应急通信的实际情况出发，通过对比各通信方式的优劣，总结并提出了三维多元应急通信网络架构，并研究了它的组网架构和组网模型。
0前言所谓的三维多元应急网络体系，是在现有应急通信基础上提出来的一种架构。
在灾害发生时.，各种通信设备损毁严重，灾害严重地区可能会立即中断所有通信，有例可循的是08 年坟川大地震，在这次巨大的地震当中，受灾最严重的区域对外通信完全中断，震后30个多小时内，依然没有办法和震中进行有效通信。
据地震灾后统计，在地震中损坏有线交换局616个，无线基站16507个，对通信系统的破坏力可见一斑。
由此可见，在重大灾害发生时，尤其是重大地质灾害发生时，通信很可能会立即中断，如果仅仅依靠任何单一通信方式都无法快速有效和外界建立联系。
这就引出了我们下面要提出的应急通信网络构建方式。
从目前来说，全球极端气象灾害和恶劣地质灾害已经出现的越来越频繁了，而且所造成的影响也己经超出了国与国的界限。
应急通信和应急管理机制的健全与否直接影响到社会的安全与稳定，在应急通信和管理的建设上尤其需要投入大量的人力、物力、财力、科研，这也就是为什么发达国家的应急机动指挥通信能力完善、稳健。
近几年恐怖袭击、各种自然灾害的频发，人们也逐渐认识到发展应急通信的极端重要性，只有构建了有效的应急机动指挥通信系统，才能在紧急情况下保障政府、救援机构、个人、企业之间的通信畅通，及时组织救援和处置突发事件，保障人民生命财产安全。
1多元化三位一体应急通信网络的提出三维即：有线通信，短波、超短波通信，卫星通信等三位一体，多元则是各种通信手段如短波通信、电台、有线电话、卫星电话等多元结构集体发挥作用。
