原標(biāo)題：一種短波動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一種短波動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的工程，涉及硬件、軟件以及頻譜管理等多個(gè)方面。以下是對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)解析：

一、系統(tǒng)概述

短波動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)旨在動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地感知短波頻譜環(huán)境，選擇最優(yōu)空閑工作頻率，并自適應(yīng)改變短波通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)，使短波通信系統(tǒng)始終建鏈在傳輸條件較好的信道上。這可以大大提高短波頻段的頻譜資源利用率，并改善通信系統(tǒng)的鏈路建立及業(yè)務(wù)傳輸性能。

二、硬件設(shè)計(jì)

短波動(dòng)態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的硬件部分主要包括以下組件：

1. 數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）：如TMS320VC5502，作為信號(hào)處理的核心，負(fù)責(zé)接收音頻信號(hào)處理模塊送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析。

2. 音頻信號(hào)處理模塊：如TLV320AIC10，完成對(duì)輸入模擬信號(hào)的濾波和A/D轉(zhuǎn)換工作。

3. 外部存儲(chǔ)器：包括程序存儲(chǔ)器（如SST39LF800A）和外部存儲(chǔ)空間（如SDRAM），用于存放DSP的引導(dǎo)程序和處理的數(shù)據(jù)。

4. 開發(fā)板：如SBC 2410開發(fā)板，承載整個(gè)應(yīng)用程序，并通過RS232串口實(shí)現(xiàn)對(duì)短波電臺(tái)的自動(dòng)化操作和控制。

三、軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括探測(cè)信號(hào)發(fā)送主程序和接收信號(hào)恢復(fù)主程序等部分。

1. 探測(cè)信號(hào)發(fā)送主程序：有效載荷經(jīng)過卷積編碼、交織和正交符號(hào)映射后，形成數(shù)據(jù)符號(hào)序列，并與保護(hù)序列、探測(cè)報(bào)頭組成信道符號(hào)序列。然后，對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生發(fā)送波形。在沒有通信任務(wù)的狀態(tài)下，系統(tǒng)持續(xù)地監(jiān)測(cè)信道上是否有高過門限的有效信號(hào)序列。

2. 信號(hào)捕獲與同步：當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)開始對(duì)信號(hào)進(jìn)行捕獲。通過多次確認(rèn)峰值和頻差估計(jì)值，判斷捕獲是否有效。若有效，則進(jìn)行位同步和信道估計(jì)，獲得最終的位同步和信道參數(shù)估值結(jié)果。

3. 接收信號(hào)恢復(fù)：根據(jù)位同步結(jié)果，通過采用分集接收、相關(guān)解擴(kuò)、解交織和解碼獲得原始信息，完成一次接收。

四、系統(tǒng)工作流程

1. 系統(tǒng)加電與復(fù)位：系統(tǒng)加電后，TMS320VC5502復(fù)位，并由其內(nèi)部固化的引導(dǎo)程序?qū)⒋嬗贔LASH的程序和數(shù)據(jù)搬移至內(nèi)部RAM。

2. 音頻信號(hào)處理：由電臺(tái)音頻口送來的音頻信號(hào)經(jīng)TLV320AIC10采樣后，送到高速處理器TMS320VC5502進(jìn)行基帶信號(hào)的FFT運(yùn)算。

3. 信道掃描與噪聲排序：DSP每運(yùn)行一次算法，將結(jié)果送至RAM。在信道掃描一周后，RAM將結(jié)果送到DSP，將各個(gè)信道的噪聲功率值排序，并通過RS232口送給SBC 2410開發(fā)板。

4. 信道選擇與存儲(chǔ)：SBC 2410開發(fā)板根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的噪聲門限為每個(gè)信道劃分等級(jí)，并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。

五、系統(tǒng)性能與測(cè)試

為了對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行評(píng)估，通常需要在不同距離的通信線路上進(jìn)行多次通信實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中主要對(duì)系統(tǒng)的鏈路建立和基本數(shù)傳性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。通過記錄鏈路建立情況、呼損率和數(shù)據(jù)報(bào)文的接收情況來測(cè)試系統(tǒng)的基本性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于采用了短波頻譜感知技術(shù)和動(dòng)態(tài)頻率優(yōu)選技術(shù)，該系統(tǒng)的建鏈概率和建鏈時(shí)間分別比二代短波電臺(tái)提高了約26%和31%。在數(shù)據(jù)報(bào)文的通信過程中，由于系統(tǒng)采用了短波頻譜感知技術(shù)，通信前系統(tǒng)根據(jù)頻譜感知結(jié)果優(yōu)選出了可靠空閑頻譜，保證了系統(tǒng)始終建鏈在可靠信道上。因此，在數(shù)據(jù)傳輸速率為600baud和1200baud的前提條件下，報(bào)文的正確接收概率比普通的短波電臺(tái)提高了10%~12%，而且平均錯(cuò)誤字符的概率也比普通電臺(tái)降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到了10^-4，能夠充分滿足短波普通通信業(yè)務(wù)的需求。

綜上所述，基于短波動(dòng)態(tài)頻譜接入的頻譜感知技術(shù)改善了現(xiàn)有的二代短波通信系統(tǒng)的鏈路建立及業(yè)務(wù)傳輸性能，提高了短波數(shù)據(jù)通信的可靠性和有效性。這對(duì)于提升通信裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能具有十分重要的意義。