自适应调制技术在短波中的应用

自适应调制技术在短波中的应用【摘要】通过分析自适应调制的原理和策略，介绍了ofdm中的自适应调制，将自适应调制技术引入短波通信可以提高整个系统的资源利用率。

【关键词】自适应；短波；ofdm

短波通信是军事上重要的通信手段，但是短波通信的传输特点决定了它必然受到三个因素的制约：通信环境引起的多径衰落、多普勒频移、阴影效应。同时，不断增加的通信速率要求和有限的频谱资源的矛盾日益突出。基于上述因素，采取相应的措施来提高频谱利用率和功率效率显得尤为重要。一些常用的方法包括速率控制、功率控制、信道编码等等。但是这些技术参数都是针对系统工作在最差情况下设计的，以保证系统的误码率不超过设计值。然而对于不断变化的通信环境来说，特别是当信道状况很好的时候，这种设计是一种极大的资源浪费。因此比较理想的情况是通过实时改变系统的某些参数来自适应于当前信道，达到充分利用信道容量的目的。这就是短波自适应技术的根本出发点。

一、自适应调制的基本原理及自适应策略

自适应传输技术中极其重要的组成部分是自适应调制技术，主要思想是通过实时监测信道的变化来动态地改变调制方式、信道编码方式和发射功率，达到最大程度地利用信道容量，提高信息传输速率，降低发射功率，从而提高频谱效率和功率效率。自适应调制算法相应地由两部分组成：比特加载和功率控制。在移动通信中

采用自适应调制技术主要用来有效地对抗多径效应引起的衰落。目前，自适应调制技术已被wcdma的增强技术hsdpa（高速下行分组技术）、ieee802.11， ieee802.16 和hiperlan/2确定为链路层的自适应技术。

自适应算法中的功率分配问题，原理上可以从时域和频域两个方面进行，实际中应该根据系统特点进行选择。在时间选择性衰落信道中，把发射功率按照每帧信号对应信道状态的增益进行分配，会达到最佳利用发射功率的目的。但是考虑到实际无线通信中实现的困难（需要预测未来多个信道状态增益，系统的复杂度大大增加；每帧信号发射功率不同，导致所需射频放大器的线性范围要求提高，系统成本大大增加），同时由于高阶调制方式所需要的比特信噪比较高，所以目前的自适应算法大都设定每帧信号的功率相同，只局限于一帧信号以内各个子信道上微观地进行功率分配和比特

加载算法。对于通信中的自适应调制算法来说，一般是两个限定条件下的目标优化问题。其中拉格朗日算法为限定条件下的极值求解提供了数学基础。自适应调制算法主要有三个优化方向：（1）给定误比特率（ber）和传输速率，期望发射信号功率最小。（2）给定传输速率和发射功率，期望误码率最小。（3）给定发射功率和误比特率，期望传输速率最大。

二、ofdm中的自适应调制在短波中的运用

在ofdm 系统中，其n个相互正交的子载波可以将一个宽带信道划分为相互正交的n个并行频域窄带子信道，子信道上的噪声是独

立的。因此，ofdm自适应调制算法根据shannon的信道容量定理，在不同的子信道上可以分配不同的功率，传送的信息量也可以不同，以追求在整个信道上传输最多的信息，提高通信系统的可靠性和有效性。但是这需要估计出各个子信道的实际状况。为了估计信道的状况，需要在发射端施加导频，接收机一方面根据导频位置的信道状况来估计整个信道的情况，从而实现相干解调；另一方面还将导频位置的信道信息通过传回发射机，使发射机能够根据收到的信息预测信道的状况并选择合适的调制方式。从而使整个系统的资源利用率达到最高。

三、结语

通过分析短波通信的制约条件，自适应调制的基本原理和策略以及ofdm中的自适应调制，可以看出ofdm中的自适应调制可以大大提高短波通信系统的效率，极大提高短波通信的性能。

参考文献：

[1]汪裕民.ofdm关键技术与应用[m] .机械工业出版社，2007.

[2]王文博，郑侃.宽带无线通信ofdm技术（第二版）[m].人民邮电出版社，2007.

[3]艾渤，王劲涛，钟章队.宽带无线通信ofdm系统同步技术[m].人民邮电出版社，2011.

作者简介：

王之辰，江苏无锡人，1988年4月生，武警工程大学在读研究生。

曾琪，江西吉安人，1989年10月生，武警工程大学在读研究生。王瑜，湖北黄冈人，1987年8月生，武警工程大学理学院助教。