正交频分复用（OFDM）技术在军事遥控遥测系统中的应用

黄祖圣

摘?要：在当代的高科技战争中，信息电子的对抗非常激烈。敌方会采用各种方式，不遗余力地干扰我方的信息系统。OFDM 技术可以有效地对抗载波间的干扰和多径干扰。本文分析了OFOM技术在军事遥控遥测系统中的应用。

关键词：OFDM?无线信号?遥控遥测?子载波

中图分类号：TN914.53 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0147-01

1 OFDM技术的原理

正交频分复用技术是对单载波上调制的高速数据流进行分流，成为多股低速子数据流，在多个子载波上并列进行传输。由于各子数据流速率均仅占原数据流的小部分，也就意味着符号周期增大到原来的许多倍，要比信道极限延迟扩展要大得多，于是宽频选择信道就被划分成了多个窄平衰落信道，这样就具备了较强的抗脉冲干扰以及抗多径衰落的性能，在高速无线数据的传递输送中尤为适用。

1.1 系统结构

比特流在发信端经调制、串并等可变为多个支路，这样就使数据流到多个子信道上开展正交调制，其中快速傅立叶逆转换为其核心，将信息从频域转至时域，此外为令调制系统克服符号间干扰，需在调制输出符号间插入循环前缀，从而令各子信道在通过多径信道之后仍保持之间的正交性，经射频将调制信号放大之后再发送。接收端的操作与发送端是正好相反的，用的是快速傅立叶转换，这样就重新变成频域信号，之后采集出子载波相位以及幅度并且将其变为数字信号。

1.2 子载波的调制

正交频分复用技术为多载波调制方式，因信道不一样，各子载波自适应选择各自调制方式。子载波实现自适应调制，需经过信道估计等环节。其中信道估计的目的是得到信道状态信息，信道状态信息通常用信噪比以及传输函数来描述。选择发送参数的选用能改变调制方式以及发送功率等。最适参数的选择即特定条件之下的目标最优化。[1]

1.3 循环前缀

符号间保护间隔的插入，可有效的去除符号间干扰。插人的方法一般为符号间加零，也就是在发送符号之后的一段时间内不发任何信息，这段时间之后再开始下一符号的发送。这样，虽可有效去除符号间干扰，但会对子载波之间正交性产生一定的破坏，导致子载波间干扰。在现实使用时，为达到消除符号间干扰和子载波间干扰的双重目的，可利用循环前缀来充当保护间隔。

2正交频分复用技术应用于军事遥控遥测系统中的关键技术

2.1 同步技术

无线信道传输普遍存在Doppler效应，因此无线信号会在传输过程中出现一定的频率偏移，使接收的信号在解调谱中呈现错误的定位。因此，OFDM系统要求子载波时间和频率严格同步，以使频率偏移的影响最小。OFDM技术应用于军事遥测遥控系统中的同步技术有以下几种：

（1）基于CP的同步技术。这种技术采用MLE算法，其估计频偏范围有限。一般只用于粗估计。（2）基于训练符号的同步技术。该技术是将已知信号在时域上加入到代发的OFDM符号中。一般置于OFDN的起始帧处。（3）基于子载波的频域导频同步技术。此技术是将某一子载波在特定的位置加入频域导频符号，以实现末端信号时间与频率的同步。这种技术常用于连续信号的遥测遥控系统。

2.2 PAPR 降低技术

OFDM无线信号是由子载波信道信号重叠起来的，因而会导致很高的功率比（峰值/均值），从而使频带内失真或者频谱扩展。一般解决该问题有以下几种技术。

（1）信号失真技术。该技术是指在OFDM无线传输信号的峰值附近采用非线性失真技术，从而使其峰值减少，使信号的失真程度降低。（2）编码技术。该方法是通过向前纠错编码组，使产生的PAPR较小，以实现末端对繁杂数据信息的纠错和BER的降低。（3）扰码技术。该技术是对OFDM技术进行重置，从而减少信号的失真。

3 正交频分复用技术应用于军事遥控遥测系统中的特点分析

军事遥控遥测系统中采用正交频分复用技术，具有很多优点，具体表现在以下各方面。

3.1 无线信号的传输速度显著提高。

正交频分复用技术的自适应调节机制可根据信道及其衰落程度使子载波使用不同的调制方式。当信道条件较好及衰落程度较小时，可以选用高效的调制方式。而当信道条件较差或衰落程度较大时，可以选用抗干扰能力相对较强的调制方式，以使误码率与频谱的利用率达到最佳平衡。此外，正交频分复用技术还可以通过加载算法，使更多遥控系统的信号数据在条件相对好的信道上传输。采用正交频分复用技术的军事遥控遥测系统，一般工作频段为2GHz以上，信道带宽大于10M，因此，可以满足吞吐量较高的军事遥测遥控系统要求。[2]

3.2 抗干扰信号的能力显著增强。

在现代的高科技战争中，信息电子的对抗非常激烈。敌方会采用各种方式，不遗余力干扰我方的电子信息系统。因此，这对军事遥测遥控系统的抗干扰性提出了更高的要求。由于OFDM频段只有一少部分会受到窄频干扰，采用OFDM技术的军事遥测遥控系统可以通过不使用易受到干扰那部分频段或者采用低调制和向前纠错等方法来增强抗干扰能力。此外，对于多径干扰，正交频分复用技术可以通过对码元序列的串并转换，提高码元序列周期，从而减弱或消除多径干扰。同时，正交频分复用技术采用CP（循环前缀）作为保护间隔，从而大大减少了码元序列间的相互干扰，保证各个信道间的正交性，大大减低了载波间的干扰。[3]

3.3 支持非对称性信号传输

对于军事遥控遥测系统，SAT（端站）到AP（接入点）间的无线上行链路上承载的数据多于无线下行链路。OFDM军事遥控遥测系统采用不同数目的子信道，实现上行与下行不同链路数据信号的传输。

3.4 频率的利用率相对较高

在现代的高科技战场上，各种无线遥测遥控系统纷纷登场，无线电频谱资源则逐渐短缺。正交频分复用的子信道采用重叠的正交子载波，相对于传统的使用频带保护子信道，频率的利用率显著提高。

4 结语

综上所述，正交频分复用技术是一种并行的信号传输技术，可以非常有效地对抗干扰，适用于多径传输环境的数据高速传播。因此，将OFDM技术用于军事遥控遥测系统中，可以大大提高军事通讯的抗干扰能力和保密程度。

参考文献

[1]杨国.车载无线数据传输的可靠性研究[J].南京理工大学学报，2009，13（6）.

[2]任小玲.正交频分复用技术研究与系统的仿真实现[J].中国无线电，2011（3）.

[3]戴仁林.正交频分复用技术及其热点问题[J]. 遥测遥控，2009（2）.