基于噪声调频信号基的隐蔽通信系统设计及性能研究

作     者：沙钰彭 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙志国;李翼瀚

授予年度：2023年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：低检测概率 噪声调频信号 二进制正交键控 聚敛系数 

摘      要：随着现代通侦技术的不断改进,无线隐蔽通信系统对通信的安全性的需求逐渐提升,同时对调制波形的低检测概率(Low Probability of Detection,LPD)特性提出了新的要求,最近几十年,扩频通信技术得到了长足的发展,尤其在军用隐蔽通信领域有广泛的应用。然而,这种发展同时通信侦察的实现难度等级更上一层楼,由于隐蔽通信系统通常使用了高速跳频、复杂调制和信道编码等技术,使得侦察人员需要具备更高的专业技能和更先进的侦察设备才能进行有效的侦察。由于以直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)和切普扩频(Chirp Spread Spectrum,CSS)为代表的现有低检测概率通信波形在通信变换域中的聚敛特征明显,为了有效对抗第三方对目标信息进行侦测,进而识别出有效信息,出于对隐蔽通信高可靠性和抗截获性的考虑,本文从波形调制方面入手,以隐蔽通信为背景,提出以噪声调频信号(Noise Frequency Modulation,NFM)为波形基,加以改进使其用于通信,采用二进制正交键控(Binary Orthogonal Keying,BOK)调制方式和变时宽(Varied Time Width,VTW)架构,推出两种新型隐蔽通信系统方案,并对两种通信系统的理论推导、通信性能、隐蔽性能进行研究。首先,由于噪声调频通信系统是一种新型通信系统,因此需要对噪声调频干扰信号做出改进。推导噪声调频信号理论基础和数学模型,说明噪声调频信号用于通信的可行性,并对调频高斯噪声的时域波形,频谱进行仿真。其次,推导基于NFM-BOK通信系统方案下的数学表达式、数学模型、相干解调通信系统框图。推导NFM-BOK通信系统的波形似然函数,以及在高白信道下的误码率理论表达式、多径信道下的误码率理论表达式,NFM-BOK通信系统的功率谱表达式、倒谱表达式、循环谱表达式。同时,对NFM-BOK通信系统的通信性能和隐蔽性能进行仿真分析,验证推导的正确性。最后,提出VTW-NFM-BOK通信系统,并推导出相关的数学表达式、数学模型和通信系统框图以及VTW-NFM-BOK通信系统的波形似然函数、高白噪声信道下的误码率理论表达式、多径信道下的误码率理论表达式。此外,对VTW-NFM-BOK通信系统进行仿真分析,以验证所得到的结果的正确性,并评估该系统的通信性能和隐蔽性能。