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基于深度学习的差分跳频智能序列检测方法研究与实现

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基于深度学习的差分跳频智能序列检测方法研究与实现

作者：李月沈阳理工大学

学位级别：硕士

差分跳频(DFH,Differential Frequency Hopping)技术又称相关跳频技术,通过相邻频率的相关性传输数据信息。差分跳频通信系统利用特有的频率转移函数,将调制、解跳解调与跳频图案集于一身,提高了系统的抗跟踪干扰能力。近年来,智能算法... 详细信息

差分跳频(DFH,Differential Frequency Hopping)技术又称相关跳频技术,通过相邻频率的相关性传输数据信息。差分跳频通信系统利用特有的频率转移函数,将调制、解跳解调与跳频图案集于一身,提高了系统的抗跟踪干扰能力。近年来,智能算法被越来越多的应用到信号识别和检测任务中,可在行为上或趋势上对未知数据进行准确预测。将深度学习技术应用于差分跳频信号频率检测和序列译码过程中,将有效提高译码效率,提高差分跳频通信系统的智能水平,具有较强的现实意义和实际应用价值。本文重点进行基于深度学习的差分跳频信号智能检测技术研究,在深入分析差分跳频通信机理基础上,提出了一种AC-CBAM-Faster Rcnn差分跳频频率检测算法,通过时频分析得到差分跳频信号时频分布图,利用Labeling工具对时频分布图进行频点信息标注,得到位置信息和频率作为标签,构建数据集。利用注意力机制和膨胀卷积算法改进原始Faster Rcnn网络,实现针对差分跳频信号频率的有效检测,提高检测准确率。进一步,提出XG-Boost智能序列译码算法。利用检测的差分跳频信号频率序列,构建信号跳变频点序列,根据序列即将频点序列与传输数据之间的G函数映射关系,将频点序列作为输入特征,对XG-Boost模型进行训练,实现智能方法序列译码。仿真结果表明,本文提出的AC-CBAM-Faster Rcnn跳频频率检测算法具有简单、有效且易于实现的特点,检测准确率较高,计算复杂度降低。提出的XG-Boost智能序列译码算法具有更高的译码准确率,更低的运算复杂度,可有效提高译码效率。

关键词：差分跳频时频分析频率转移函数 FasterRcnn XG-Boost

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差分跳频G函数算法的研究

通信学报 2006年第10期27卷 100-105页

作者：陈勇赵杭生总参第63研究所江苏南京210007

提出了一类差分跳频系统G函数的构造方法,具有构造简单,便于控制的优点。同时从理论上对其参数的选择进行了分析,证明了采用该算法的差分跳频系统能够均匀使用每个频点。最后对跳频图案的性能进行了检验,分析了原因,提出了改进的方向。

关键词：差分跳频 G函数马尔可夫链

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差分跳频图案性能检验探讨

铁道学报 2007年第4期29卷 121-124页

作者：易大进李瑞欣杨千里空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077 总参通信部北京100840

差分跳频是一种新的扩展频谱通信技术,它主要归结于一种G函数算法。本文在介绍差分跳频基本原理的基础上,将差分跳频的频率跳变过程建模成齐次马尔可夫链。分析了G函数的功能,重点讨论了差分跳频图案性能的检验方法;将常规跳频图案的一... 详细信息

差分跳频是一种新的扩展频谱通信技术,它主要归结于一种G函数算法。本文在介绍差分跳频基本原理的基础上,将差分跳频的频率跳变过程建模成齐次马尔可夫链。分析了G函数的功能,重点讨论了差分跳频图案性能的检验方法;将常规跳频图案的一维均匀性检验进行了扩充,同时建议采用不可约性、频隙滞留检验,其中频隙滞留是本文提出应用于差分跳频图案性能的检验。

关键词：差分跳频 G函数马尔可夫链跳频图案检验频隙滞留

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差分跳频通信抗干扰效能分析

火力与指挥控制 2012年第1期37卷 11-15页

作者：滕振宇冯永新沈阳理工大学通信与网络工程中心沈阳110159

差分跳频通信系统是一种全面基于数字信号处理的全新概念的通信系统,其技术体制和原理与常规跳频完全不同。差分跳频已成为当前短波保密通信的一个重要发展方向,因此其抗干扰性能尤其引起人们的关注。由于差分跳频通信系统特殊的通信机... 详细信息

差分跳频通信系统是一种全面基于数字信号处理的全新概念的通信系统,其技术体制和原理与常规跳频完全不同。差分跳频已成为当前短波保密通信的一个重要发展方向,因此其抗干扰性能尤其引起人们的关注。由于差分跳频通信系统特殊的通信机理,其抗干扰效能完全不同于常规跳频通信系统。鉴于此,在对差分跳频通信原理研究基础上,重点分析了差分跳频通信系统对同频干扰及异频干扰的抗干扰效能,并通过计算机仿真对相应结论进行了验证,可为差分跳频通信的进一步发展提供相关理论基础与技术借鉴。

关键词：差分跳频同频干扰异频干扰抗干扰效能

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差分跳频噪声归一化接收机性能分析

电子技术应用 2011年第1期37卷 87-90,94页

作者：周志强李少谦程郁凡电子科技大学通信抗干扰国家重点实验室四川成都610054

差分跳频系统的信号检测方法是差分跳频系统的关键技术之一。如果在接收端采用序列检测,能大幅提高差分跳频系统性能。提出了差分跳频噪声归一化接收机,并对该接收机在部分频带干扰Rayleigh衰落信道下的性能进行了分析,采用复变函数相... 详细信息

差分跳频系统的信号检测方法是差分跳频系统的关键技术之一。如果在接收端采用序列检测,能大幅提高差分跳频系统性能。提出了差分跳频噪声归一化接收机,并对该接收机在部分频带干扰Rayleigh衰落信道下的性能进行了分析,采用复变函数相关理论,给出了衰落信道下的误码界;计算机仿真结果表明其理论分析的正确性,同时可看出采用噪声归一化接收机能显著提高系统性能。

关键词：差分跳频噪声归一化部分频带干扰 Rayleigh衰落

差分跳频系统串行级联编码器的设计与改进译码

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北京理工大学学报 2004年第5期24卷 427-430页

作者：梁富林罗伟雄北京理工大学信息科学技术学院电子工程系北京100081

针对短波差分跳频系统,设计RS码与差分跳频G函数串行级联的编码系统.差分跳频G函数内码采用改进的最大后验算法译码,大大简化了译码复杂度,改善了系统的误码性能,交织采用40×40块交织器,外码RS(15,9)采用BerlekampMassey译码算法.仿真... 详细信息

针对短波差分跳频系统,设计RS码与差分跳频G函数串行级联的编码系统.差分跳频G函数内码采用改进的最大后验算法译码,大大简化了译码复杂度,改善了系统的误码性能,交织采用40×40块交织器,外码RS(15,9)采用BerlekampMassey译码算法.仿真结果表明,本算法克服了传统短波差分跳频G函数译码的缺点,系统性能得到较大改善.

关键词：差分跳频 G函数最大后验概率算法 RS码

基于FrFT的差分跳频通信LFM干扰抑制算法

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火力与指挥控制 2017年第2期42卷 25-28,33页

作者：李喆李潇钱博中国运载火箭技术研究院北京100076 沈阳理工大学沈阳110159

针对差分跳频通信系统抗LFM干扰能力不足的问题,利用差分跳频信号和LFM干扰信号调频斜率参数的不同,通过估计采样信号中LFM干扰信号的调频斜率K和旋转阶次α参数,结合分段、参数估计和均值处理提高估计精度,进一步在采样信号的分数阶时... 详细信息

针对差分跳频通信系统抗LFM干扰能力不足的问题,利用差分跳频信号和LFM干扰信号调频斜率参数的不同,通过估计采样信号中LFM干扰信号的调频斜率K和旋转阶次α参数,结合分段、参数估计和均值处理提高估计精度,进一步在采样信号的分数阶时频域二维参数平面(α,μ)中利用LFM干扰信号频带外的平面均值替代LFM信号成分,实现对差分跳频通信中LFM干扰信号的抑制。仿真结果表明,该算法可有效抑制差分跳频信号中LFM干扰信号,提高信噪比约11 d B。

关键词：差分跳频 FrFT 干扰抑制 LFM

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差分跳频系统中HARQ关键技术研究

差分跳频系统中HARQ关键技术研究

作者：刘涛电子科技大学

学位级别：硕士

作为重要的军事通信方式,近年来短波差分跳频通信的发展可以说是突飞猛进,CHESS电台的问世让人们把短波通信研究方向的热点也转向了差分跳频通信,更是让人们重新看到了短波通信的优势和前景。目前在差分跳频系统性能方面已有大量研究,... 详细信息

作为重要的军事通信方式,近年来短波差分跳频通信的发展可以说是突飞猛进,CHESS电台的问世让人们把短波通信研究方向的热点也转向了差分跳频通信,更是让人们重新看到了短波通信的优势和前景。目前在差分跳频系统性能方面已有大量研究,而对差分跳频系统中的差错控制方面研究较少。混合自动请求重传(Hybrid Automatic Retransmission reQuest,HARQ)是保障通信系统可靠、高速、高效工作的一种重要的差错控制技术,因此本文研究的重点就是基于差分跳频的HARQ系统,主要内容如下: 首先,本文介绍了短波差分跳频通信系统的基本原理及其发展,描述了基于差分跳频的HARQ系统的基本模型,并将码合并技术引入到差分跳频通信系统之中,详细阐述了码合并原理,介绍了码合并HARQ系统的框图。其次,本文分析了码合并HARQ系统的性能,主要是在差分跳频通信基础上分析并得出了码合并HARQ系统的误比特率、误帧率、平均传输次数上界公式和有效数据通过速率。理论计算和仿真表明了理论分析的正确性,与无码合并的HARQ系统相比码合并技术的引入使差分跳频系统的丢包率和平均传输次数更低,从而提高了系统的信道利用率和吞吐量。再次,通过分析单独依靠码合并技术对差分跳频系统性能的改善是不够的,于是提出引入自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding,AMC)、帧长自适应和速率自适应等关键技术对码合并HARQ系统进行改进,以使差分跳频系统性能更佳。分别对AMC、帧长自适应、速率自适应关键技术的原理作出了较为详尽的阐述,对相应的算法也进行了详细的叙述,分析并给出了最优帧长公式,系统吞吐量公式。并进行了大量仿真实验,结果表明这些技术的引入相对于目前的差分跳频系统而言可以进一步提升系统的性能和效率。

关键词：差分跳频 HARQ AMC 码合并帧长自适应速率自适应

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差分跳频系统同步关键技术研究

差分跳频系统同步关键技术研究

作者：董振奇电子科技大学

学位级别：硕士

差分跳频（Differential Frequency Hopping, DFH）技术将调制、编码和跳频等技术结合在一起,既保持跳频技术的抗干扰的特性,又为数据的高速传输提供了一种新的方法。 DFH的同步性能是衡量系统性能的关键指标之一,传统DFH同步捕获... 详细信息

差分跳频（Differential Frequency Hopping, DFH）技术将调制、编码和跳频等技术结合在一起,既保持跳频技术的抗干扰的特性,又为数据的高速传输提供了一种新的方法。 DFH的同步性能是衡量系统性能的关键指标之一,传统DFH同步捕获技术都会涉及到信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）门限,但在实际短波信道中信噪比变化很大,尤其是在衰落、时变和干扰存在的短波信道下,确定一个随信道变化而变化的最佳的SNR门限难度很大;另一方面,传统DFH同步捕获时间长,捕获概率低,虚警概率高。本文针对传统DFH同步的不足,对DFH同步做了深入研究和分析。本文共分为五章,第一章首先介绍了短波跳频技术的特点和发展状况,然后概述了DFH技术的研究现状,着重介绍了DFH同步技术的研究现状;第二章结合传统DFH同步捕获方法和跟踪方法的原理,分析了其不足,给出了全文写作目的。第三章提出了一种基于软判决的DFH同步方法,首先阐述了其原理,从理论上分析了在加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise, AWGN）和瑞利信道下的捕获概率和虚警概率,并在Matlab上进行了仿真分析。第四章提出了一种编码辅助的DFH同步算法,包括基于m序列的捕获方法和基于维特比（Viterbi）译码的差分跳频跟踪方法,给出了其原理,理论推导了捕获概率和虚警概率公式,并在Matlab上进行了仿真验证。由于在干扰环境中基于维特比译码计算出的窗口偏移量受到很大影响,本文给出了三种非线性处理方案,仿真证明,非线性处理提高了跟踪性能。第五章首先总结了本文的贡献,然后给出了一些结论,并指出了DFH同步技术进一步研究的方向。

关键词：短波通信差分跳频同步编码助辅 m序列