原标题：一种短波动态频谱接入系统的设计

一种短波动态频谱接入系统的设计是一个综合性的工程，涉及硬件、软件以及频谱管理等多个方面。以下是对该系统设计的详细解析：

一、系统概述

短波动态频谱接入系统旨在动态、实时地感知短波频谱环境，选择最优空闲工作频率，并自适应改变短波通信系统结构和工作参数，使短波通信系统始终建链在传输条件较好的信道上。这可以大大提高短波频段的频谱资源利用率，并改善通信系统的链路建立及业务传输性能。

二、硬件设计

短波动态频谱接入系统的硬件部分主要包括以下组件：

1. 数字信号处理器（DSP）：如TMS320VC5502，作为信号处理的核心，负责接收音频信号处理模块送来的数据进行频谱分析。

2. 音频信号处理模块：如TLV320AIC10，完成对输入模拟信号的滤波和A/D转换工作。

3. 外部存储器：包括程序存储器（如SST39LF800A）和外部存储空间（如SDRAM），用于存放DSP的引导程序和处理的数据。

4. 开发板：如SBC 2410开发板，承载整个应用程序，并通过RS232串口实现对短波电台的自动化操作和控制。

三、软件设计

系统软件设计主要包括探测信号发送主程序和接收信号恢复主程序等部分。

1. 探测信号发送主程序：有效载荷经过卷积编码、交织和正交符号映射后，形成数据符号序列，并与保护序列、探测报头组成信道符号序列。然后，对载波进行调制，产生发送波形。在没有通信任务的状态下，系统持续地监测信道上是否有高过门限的有效信号序列。

2. 信号捕获与同步：当发现信号时，系统开始对信号进行捕获。通过多次确认峰值和频差估计值，判断捕获是否有效。若有效，则进行位同步和信道估计，获得最终的位同步和信道参数估值结果。

3. 接收信号恢复：根据位同步结果，通过采用分集接收、相关解扩、解交织和解码获得原始信息，完成一次接收。

四、系统工作流程

1. 系统加电与复位：系统加电后，TMS320VC5502复位，并由其内部固化的引导程序将存于FLASH的程序和数据搬移至内部RAM。

2. 音频信号处理：由电台音频口送来的音频信号经TLV320AIC10采样后，送到高速处理器TMS320VC5502进行基带信号的FFT运算。

3. 信道扫描与噪声排序：DSP每运行一次算法，将结果送至RAM。在信道扫描一周后，RAM将结果送到DSP，将各个信道的噪声功率值排序，并通过RS232口送给SBC 2410开发板。

4. 信道选择与存储：SBC 2410开发板根据预先设置好的噪声门限为每个信道划分等级，并将其存储在数据库中。

五、系统性能与测试

为了对所设计系统的整体性能进行评估，通常需要在不同距离的通信线路上进行多次通信实验。实验中主要对系统的链路建立和基本数传性能进行测试和评估。通过记录链路建立情况、呼损率和数据报文的接收情况来测试系统的基本性能。

实验结果表明，由于采用了短波频谱感知技术和动态频率优选技术，该系统的建链概率和建链时间分别比二代短波电台提高了约26%和31%。在数据报文的通信过程中，由于系统采用了短波频谱感知技术，通信前系统根据频谱感知结果优选出了可靠空闲频谱，保证了系统始终建链在可靠信道上。因此，在数据传输速率为600baud和1200baud的前提条件下，报文的正确接收概率比普通的短波电台提高了10%~12%，而且平均错误字符的概率也比普通电台降低了一个数量级，达到了10^-4，能够充分满足短波普通通信业务的需求。

综上所述，基于短波动态频谱接入的频谱感知技术改善了现有的二代短波通信系统的链路建立及业务传输性能，提高了短波数据通信的可靠性和有效性。这对于提升通信装备的战术技术性能具有十分重要的意义。