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基于MAP检测的差分跳频通信系统最佳接收方案研究

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基于MAP检测的差分跳频通信系统最佳接收方案研究

作者：张瑞天津大学

学位级别：硕士

数字通信系统接收机是目前通信理论研究的核心领域之一,数字通信信号处理算法随着科学研究的不断深入正在逐步丰富起来。其中,最大后验概率（MAP）算法以其充分的数学理论依据在通信信号处理算法的大家族中始终处在倍受关注的地位。Turb... 详细信息

数字通信系统接收机是目前通信理论研究的核心领域之一,数字通信信号处理算法随着科学研究的不断深入正在逐步丰富起来。其中,最大后验概率（MAP）算法以其充分的数学理论依据在通信信号处理算法的大家族中始终处在倍受关注的地位。Turbo码的出现可以说是对MAP算法优越性的最强有力证明。 Turbo码提出之后,国外已经开始研究MAP算法在有码间串扰（ISI）信道和DPSK通信系统接收机中的应用。主要由多径传播和带宽有限引起的码间串扰使无线通信信道可以归为有记忆信道,这时接收机收到的信号可以建模为Markov信源的输出,从而将问题归结为Markov信源的检测问题,这就使MAP算法的应用获得了契机。查阅大量资料之后发现国内在该领域的研究尚处于开始阶段,因此MAP算法在数字通信系统接收机中的应用研究被选为本文的研究核心。本课题的另一个主要研究内容是差分跳频通信系统。该系统的一个特点是发射机发送信号的频率序列符合Markov随机过程,由此可以预见将MAP算法应用在其接收机设计中的将极大提高系统的性能。综上所述,本文为差分跳频通信系统提出了一种全新的接收机设计方案——基于MAP检测的差分跳频通信系统数字接收机。这是首次将MAP算法应用于该系统上。仿真结果证明,在频率集为64个频点的差分跳频通信系统中,相对于传统接收机,新型接收机至少可以获得3dB的增益。此外,还得出结论,引入MAP检测的接收机可以弥补传统接收机的一大不足,新型接收机的性能不再受频率集大小的制约。最后,本文还对该算法进行了改进,目的是能够降低复杂度,使其对硬件要求有所降低,同时性能保持不变。综合本文的讨论和最后结果,该接收机设计方案切实可行,并具有很深的理论意义。

关键词： MAP检测最小符号错误概率最小比特错误概率最佳接收机差分跳频

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差分跳频的等效卷积码分析

吉林大学学报（信息科学版） 2006年第5期24卷 495-500页

作者：杨保峰沈越泓解放军理工大学通信工程学院南京210007

针对目前尚无系统分析差分跳频(DFH:D ifferential Frequency Hopp ing)方法的问题,证明了差分跳频具有等效卷积码的结构,并通过实例对差分跳频的等效卷积码结构进行了研究,分析了维特比硬判决译码算法在AWGN(Add itive W h ite Gaussia... 详细信息

针对目前尚无系统分析差分跳频(DFH:D ifferential Frequency Hopp ing)方法的问题,证明了差分跳频具有等效卷积码的结构,并通过实例对差分跳频的等效卷积码结构进行了研究,分析了维特比硬判决译码算法在AWGN(Add itive W h ite Gaussian Noise)信道下的性能,并进行了仿真。仿真结果表明,随着反馈深度的增加,采用基于差分跳频等效卷积码结构的维特比硬判决译码方法与差分跳频逐跳检测算法相比,性能可提高3 dB以上。同时证明了通过差分跳频等效卷积码结构对差分跟踪跳频系统进行研究是可行的,为系统研究差分跳频技术提供了较好的解决思路。

关键词：差分跳频卷积码维特比算法硬判决译码汉明距离

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基于差分跳频抗截获抗干扰通信技术研究

基于差分跳频抗截获抗干扰通信技术研究

作者：张月婷西安电子科技大学

学位级别：硕士

差分跳频（DFH）技术通过相邻频率的相关性传输数据信息。差分跳频技术能够高速地传输数据,跳速的提高,意味着每跳的驻留时间变短,大大提高了系统的抗跟踪干扰能力。本文首先对差分跳频系统的抗截获性能有重要影响的频率转移函数（FTF... 详细信息

差分跳频（DFH）技术通过相邻频率的相关性传输数据信息。差分跳频技术能够高速地传输数据,跳速的提高,意味着每跳的驻留时间变短,大大提高了系统的抗跟踪干扰能力。本文首先对差分跳频系统的抗截获性能有重要影响的频率转移函数（FTF）进行研究,并提出其改进方法。然后提出差分跳频与直接序列扩频系统及差分跳频与M元扩频系统相结合的混合扩频系统,并对混合系统的误比特率（BER）性能进行仿真和分析。最后研究了差分跳频系统以及混合系统的抗干扰性和抗截获性。本论文的主要工作及取得的研究成果如下:1.针对传统频率转移函数的二维连续性差,导致差分跳频系统抗截获性和安全性差的问题,本文提出了一种基于加扰算法的频率转移函数设计,在理论上证明了其产生的频率序列满足二维连续性检验要求。仿真结果表明,改进算法生成频率序列的二维连续性好,提高了差分跳频系统的抗截获性和安全性,而且没有降低接收端误比特率性能。该改进方法简单,有效且易于实现。2.考虑到直接序列扩频（DSSS）和M元扩频有好的抗截获和抗干扰性能。本文提出了将其和差分跳频相结合的混合扩频系统,并仿真其性能。仿真结果表明,将差分跳频与直接序列扩频系统或M元扩频系统结合大大提高了系统的误比特率性能。针对混合系统复杂度高的问题,本文提出了利用卷积码的特殊结构降低系统复杂度的方法。仿真结果表明,降低复杂度基本没有影响系统的误比特率性能。又利用频谱图分析可知,差分跳频与直接序列扩频结合后的混合扩频系统的抗截获性能比差分跳频系统的抗截获性能好,仿真验证了分析的正确性。3.对差分跳频和直接序列扩频或M元扩频结合的混合扩频系统的抗干扰性能进行分析。我们仿真对比了差分跳频与直接序列扩频系统结合及差分跳频与M元扩频系统结合的混合系统的抗干扰性能。本文提出利用盲检测方法对直接序列扩频系统和M元扩频系统的抗截获性能进行分析。仿真结果表明,M元扩频系统的抗截获性能比直接序列扩频系统的抗截获性能好。因此差分跳频与M元扩频系统结合的混合扩频系统的抗截获性能比差分跳频与直接序列扩频系统结合的混合扩频系统的抗截获性能好。

关键词：差分跳频抗截获频率转移函数抗干扰直接序列扩频 M元扩频

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宽带MFSK差分跳频抗干扰性能分析

宽带MFSK差分跳频抗干扰性能分析

作者：程乙钊电子科技大学

学位级别：硕士

短波通信传输距离远、抗毁性强,在军用和应急通信中处于不可替代的位置。差分跳频(DFH: Differential Frequency Hopping)技术,因能有效对抗短波通信中多径衰落和复杂干扰,而成为新一代短波通信技术的演进方向。DFH技术作为军用通信的... 详细信息

短波通信传输距离远、抗毁性强,在军用和应急通信中处于不可替代的位置。差分跳频(DFH: Differential Frequency Hopping)技术,因能有效对抗短波通信中多径衰落和复杂干扰,而成为新一代短波通信技术的演进方向。DFH技术作为军用通信的主导技术,抗干扰性能尤为重要。短波通信频段拥挤,本文基于不增加系统带宽提升DFH系统性能出发,引入多进制卷积编码,提出了一种基于宽带多进制频移键控(MFSK: M-ary Frequency Shift Keying)的短波DFH系统模型。在可用跳频点数相同的条件下,可以通过增加多进制卷积编码器约束长度K,采用状态网格序列检测的方法提高系统性能。部分频带噪声干扰(PBNJ: Partial Band Noise Jamming)和多音干扰(MTJ: Multiple Tone Jamming)是两种比较典型干扰方式。针对这两种干扰方式,本文对宽带MFSK系统在加性白高斯噪声(AWGN: Additive White Gaussian Noise)信道和频率非选择性瑞利慢衰落信道中的抗干扰性能进行了理论分析和仿真验证。本文内容分为五章。第一章描述了本文的研究背景、主要研究内容及结构安排;第二章通过与传统DFH系统框图、工作原理和系统性能进行对比,提出并分析了基于宽带MFSK的DFH系统的原理;第三章从理论和仿真两方面分析了AWGN信道和频率非选择性瑞利慢衰落信道中,基于快速傅立叶变换(FFT: Fast Fourier Transform)的宽带MFSK系统接收机的抗PBNJ性能,并与传统DFH和常规跳频(FH: Frequency Hopping)抗PBNJ性能进行了对比;第四章从理论和仿真两方面分析了AWGN信道和频率非选择瑞利慢衰落信道下,基于非相干能量检测的宽带MFSK系统接收机的抗MTJ性能,并与传统DFH和常规FH抗MTJ性能进行了对比;第五章总结本文贡献并指明了下一步研究方向。

关键词：差分跳频多进制频移键控状态网格序列检测部分频带噪声干扰多音干扰

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短波差分跳频通信系统的软件无线电实现

短波差分跳频通信系统的软件无线电实现

作者：王军鹏电子科技大学

学位级别：硕士

短波差分跳频技术将调制、编码和跳频技术有机的结合在一起,极大的提高了短波通信设备的数据传输能力、抗干扰和抗衰落能力,与传统跳频通信相比,有很多明显的优点,代表了新一代短波抗干扰通信体制的研究方向。本论文主要研究基于软件无... 详细信息

短波差分跳频技术将调制、编码和跳频技术有机的结合在一起,极大的提高了短波通信设备的数据传输能力、抗干扰和抗衰落能力,与传统跳频通信相比,有很多明显的优点,代表了新一代短波抗干扰通信体制的研究方向。本论文主要研究基于软件无线电技术的差分跳频通信机实现技术,并且着重介绍了短波差分跳频通信机的平台设计方案与软件实现,全文共分六章。第一章简要介绍了跳频通信的原理和短波跳频通信的发展以及差分跳频通信技术的应用和研究现状,并对本文要研究的重点做了简要描述。第二章详细介绍了短波差分跳频通信系统的工作原理和关键技术;第三章重点给出了该系统的软件无线电实现方案,具体描述了硬件平台组成和功能划分方案,同时,详细介绍了系统平台上的器件选择。第四章重点介绍了短波差分跳频通信机基于DSP的软件设计与实现。第五章主要介绍短波差分跳频通信系统的实验过程,对实验中遇到的问题进行了描述并给出了解决的方法。试验结果表明了差分跳频通信技术应用于短波通信的可行性。第六章为本文的结论。

关键词：短波差分跳频数字信号处理软件无线电

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短波差分高速跳频电台综合控制器设计

短波差分高速跳频电台综合控制器设计

作者：李方西安电子科技大学

学位级别：硕士

由于短波通信距离远、抗毁能力和自主通信能力强、运行成本低,在卫星通信和移动通信快速发展的今天,短波通信技术在世界范围内获得了长足进步,出现了很多新电台、新装备和新技术。差分跳频是一个全面基于数字信号处理的全新概念的... 详细信息

由于短波通信距离远、抗毁能力和自主通信能力强、运行成本低,在卫星通信和移动通信快速发展的今天,短波通信技术在世界范围内获得了长足进步,出现了很多新电台、新装备和新技术。差分跳频是一个全面基于数字信号处理的全新概念的通信系统,集跳频图案、信息调制与解调于一体。差分跳频技术应用于短波通信,可以在短波波段内实现宽频带、高速率的跳频,极大地提高了短波通信的数据速率,抗干扰、抗多径衰落的能力,这种新型短波跳频系统将成为短波通信领域今后发展方向之一。论文阐述了短波高速差分跳频电台的功能、指标和总体设计,重点论述了综合控制器的工作原理、组成模块,及主要模块的硬件结构和软件流程,包括业务单元、高速跳频单元、频率合成单元、滤波单元等。完成了基于DSP+FPGA的主控制器的设计和调试。采用TI公司的高性能定点DSP芯片TMS320C6418作为高速控制电路。本方案已先后经过专题试验验证、样机设计和上机联试。整机测试表明综合控制器达到了高速差分跳频电台的基本要求,具有良好的性能,满足差分跳频的技术指标要求。

关键词：短波跳频电台差分跳频 DSP

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差分跳频的理论与实现

无线通信技术 2009年第1期28卷 9-14页

作者：李文龙解放军理工大学通信工程学院研究生一队南京210007

为了针对差分跳频技术给出一个总体轮廓,较完整阐述了差分跳频的原理、错误概率、抗干扰能力以及差分跳频电台硬件实现方案。

关键词：差分跳频错误概率抗干扰

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压缩频谱的差分跳频系统性能分析

压缩频谱的差分跳频系统性能分析

作者：宋延光电子科技大学

学位级别：硕士

短波通信不仅通用性强、易于架设,更重要的是可以利用电离层不容易被“摧毁”的特点,成为军事通信和应急通信领域不可替代的一部分。差分跳频(Differential Frequency Hopping,DFH)技术,通过将信息调制、纠错编码、跳频技术有机结合,可... 详细信息

短波通信不仅通用性强、易于架设,更重要的是可以利用电离层不容易被“摧毁”的特点,成为军事通信和应急通信领域不可替代的一部分。差分跳频(Differential Frequency Hopping,DFH)技术,通过将信息调制、纠错编码、跳频技术有机结合,可以有效对抗多径衰落和复杂干扰,在短波通信和水声通信领域具有广泛应用前景。在军事通信中,抗干扰性能是非常重要的技术指标,全面地分析差分跳频系统的抗干扰性能,具有重要的指导意义。已发表文献对差分跳频系统在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道及频率非选择性瑞利(Rayleigh)慢衰落信道下的抗干扰性能有了深入的分析。本文参照卷积码差错概率联合上边界的推导方法,及多信道二进制正交信号差错概率的分析方法,并借助特征函数、泰勒公式、部分分式展开和卡方分布随机变量的特性,推导了差分跳频系统在AWGN信道和Rayleigh信道下的抗部分频带干扰(Partial Band Noise Jamming,PBNJ)误比特率(Bit Error Rate,BER)理论上界,并给出了闭合表达式。为了完善差分跳频系统在衰落信道下的抗干扰性能的理论分析,本文主要对差分跳频系统在频率非选择性莱斯(Rician)慢衰落信道下的抗PBNJ性能进行了详细的理论推导,并结合仿真进行性能分析。短波通信及水声通信,信道拥挤,可用频谱窄,如何提高频谱利用率约束着DFH技术的发展。为此,本文提出了一种压缩频谱的差分跳频(Compressed Spectrum DFH,CS-DFH)系统模型。CS-DFH系统的工作原理是:在受限带宽内,通过压缩跳频载波间隔,增加可用频点数,从而增加频率转移函数(G函数)的编码增益。为了完整地分析CS-DFH系统的性能,本文对CS-DFH系统在AWGN信道、Rayleigh信道及Rician信道下的BER性能分别进行了理论推导,并进行数值和仿真分析。结果表明,CS-DFH的BER性能优于常规DFH,其性能取决于G函数的编码增益、非相关合并损失、非正交干扰之间相互折中。本文共五章。第一章,描述本文的研究背景、研究内容及结构安排。第二章,推导常规DFH系统在AWGN信道和Rayleigh信道下的BER的理论上边界,并经仿真验证其合理性。第三章,详细推导常规DFH系统在Rician信道下的BER理论上边界,并进行数值和仿真分析。第四章,提出CS-DFH系统模型,并完整地分析其BER性能。第五章,阐述本文内容的创新性成果,并且指出下一步的研究方向。

关键词：差分跳频压缩频谱衰落信道抗干扰误比特率

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差分跳频系统对抗初探

通信对抗 2007年第2期26卷 11-14,38页

作者：梁迎新金报春解放军第6909厂

以CHESS系统为例，介绍了差分跳频通信系统的基本原理，对其抗常规有意干扰的性能作了简要分析；在此基础上，初步探索了对CHESS系统进行侦察干扰的方法，并在计算机上对干扰效果进行了仿真比较。

关键词：差分跳频 CHESS系统 G函数通信对抗