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猝发通信系统发射机与接收机的硬件平台

猝发通信系统发射机与接收机的硬件平台

作者：陆宇斌杭州电子科技大学

学位级别：硕士

进入21世纪以来,信息战已成为当今及以后的战争主导因素。各国为了适应将来的信息化战争时代,都在加大力度发展军事化信息技术,以提升己方信息战中优势,从而占据战争中的主导地位。而信息化战争中又以电子战为核心,电子战中通信信息被... 详细信息

进入21世纪以来,信息战已成为当今及以后的战争主导因素。各国为了适应将来的信息化战争时代,都在加大力度发展军事化信息技术,以提升己方信息战中优势,从而占据战争中的主导地位。而信息化战争中又以电子战为核心,电子战中通信信息被干扰、被截获,都会造成严重的战况损失。因此,军用通信的抗干扰与抗截获性能一直以来都是信息技术发展的重视对象。为提高军事通信的安全性能,目前采用较多的抗干扰与抗截获技术有:跳频技术、直扩技术、加密技术、分集技术以及猝发通信技术等。这当中,猝发通信技术相比于其它技术而言,易于硬件平台的实现,且其具有信号持续时间短、发送时刻不确定等特点,较大程度地提高了信号抗干扰与抗截获能力,因此猝发通信技术常被用于军事保密通信等领域。本文是以提高通信安全性能为研究背景,设计并实现了高灵敏度与高动态范围的猝发通信系统发射机与接收机的硬件平台。本文详细介绍了该项目设计的硬件平台性能要求,并根据该要求对整个系统的设计进行了方案论证、重要器件的选型以及各模块的设计与仿真。本文所述的发射机硬件平台采用了直接上变频结构设计,而接收机硬件平台采用了超外差下变频结构设计。同时,本文详细介绍了各模块的设计流程与方案,并对不同方案之间的优劣做出了分析与选择。本文所述的猝发通信系统设计主要包含:1.为同时实现猝发通信系统的高灵敏度与高动态范围要求,为接收机平台设计了多级放大高增益接收链路与过饱和采样解调的解决方案。2.为解决使用环境多变等不确定因素的情况,为发射机平台设计了可变发射功率的信号发射方案。3.为提高硬件平台的可靠性,利用EDA软件对猝发通信系统各模块进行了仿真,同时针对信号完整性(SI)、电源完整性(PI)以及电磁兼容(EMC)等问题,合理规划和设计了PCB的叠层结构以及器件的布局与布线。4.测试了硬件平台的性能指标,根据所测得的系统灵敏度与动态范围等性能指标对设计方案进行了改进与优化。全文的最后对该项目设计进行了技术总结与工作展望,归纳了所取得的成果,并指出了当前设计方案下的不足及后续改进方案。

关键词：猝发通信高灵敏度高动态范围直接变频发射机超外差接收机 PCB

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猝发通信中LDPC码设计与FPGA实现

猝发通信中LDPC码设计与FPGA实现

作者：连栋西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着电子技术突飞猛进地发展,许多传统科学技术也取得了巨大进步。在电子通信领域中,数字芯片的蓬勃发展,使得通信设备的体积逐渐缩小,而其所具备的功能却在逐渐增多。随着集成电路的集成度越来越高,相同规模的芯片可以使用的资... 详细信息

近年来,随着电子技术突飞猛进地发展,许多传统科学技术也取得了巨大进步。在电子通信领域中,数字芯片的蓬勃发展,使得通信设备的体积逐渐缩小,而其所具备的功能却在逐渐增多。随着集成电路的集成度越来越高,相同规模的芯片可以使用的资源也会越来越多,同时由于工艺以及材料的改进,芯片在稳定工作时的工作频率也越来越高,而其功耗却会不断降低。因此,数字芯片在军用以及民用领域都会拥有广阔的应用前景。在军用通信领域,为了解决多种军用电台之间的互通问题,美国在20世纪90年代开展了“Speakeasy”计划。该计划基于软件无线电概念来构建军用无线电平台,将通信系统中的模块尽可能通过软件来实现,在很大程度上增加了设备的灵活性与通用性,而实现这一切依靠的便是现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）芯片。猝发通信是一种将原始信息以很高的数据传输速率在随机时刻集中传输的无线通信方式。一方面,数据传输速率高,信号持续时间较短,在每次猝发传输中所携带的信息量较少。另一方面,每次猝发通信的时间都不是恒定的,其具有随机性,这样便使信号在时域上具有不可预测性,即具备了一定的抗截获性能。本文在实验室相关工程项目的基础上,设计专用于猝发通信中的LDPC码,并对其编译码器进行FPGA设计使其满足工程需求。本文的主要内容如下:1、LDPC码作为性能接近香农限的好码具有重要的研究意义,结合Tanner图对LDPC码的定义进行解释,在此基础上对几种相关的编译码方法进行了介绍。2、对几种常见的LDPC码构造方法进行了介绍,经过分析为了满足项目需求,本文使用基于循环置换矩阵的构造方法来设计所需的码字。3、根据项目需求指标,对LDPC码编译码器进行合理设计,为了满足项目实时译码的需求,LDPC码的译码器使用并行方式进行迭代译码。在FPGA平台上,对编译码器进行工程实现并对实现后的结果进行测试分析。仿真以及板级验证结果表明本文设计的LDPC编译码器工作良好,满足设计指标。

关键词：数字芯片 FPGA 猝发通信 LDPC码

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猝发通信系统接收机硬件平台设计与实现

猝发通信系统接收机硬件平台设计与实现

作者：沈也杭州电子科技大学

学位级别：硕士

21世纪的战争形式已从机械化逐步向信息化转变,信息将主导今后的战争进程和格局。为了适应未来的信息化战争,各国军队都大力发展军事信息化技术,从而为己方创造巨大的信息优势,大幅提升军队的战斗力。而电子战则成为了信息化战争中的主... 详细信息

21世纪的战争形式已从机械化逐步向信息化转变,信息将主导今后的战争进程和格局。为了适应未来的信息化战争,各国军队都大力发展军事信息化技术,从而为己方创造巨大的信息优势,大幅提升军队的战斗力。而电子战则成为了信息化战争中的主角,因通信中断、信息被截获或泄露等恶性事件,而导致的被动挨打局面在历史上不胜枚举。故军事通信的抗截获、抗干扰问题一直是被高度重视的。针对军事通信的安全性问题,当前采用的抗干扰技术主要有:加密技术、扩频技术、跳频技术、分集技术、猝发通信技术、自适应天线调零技术等。其中,猝发通信由于其信号的发送时间短、发送时刻不确定等因素,较大地提高了信号的抗侦察、抗截获能力,因而被广泛应用于武器制导和保密通信等领域。本文依据项目需求方的相关指标,设计并实现了一款猝发通信系统的接收机硬件平台。文中详细阐述了该硬件平台的设计需求,对整体方案的规划论证及局部模块的选型设计进行了合理的论证。本文所述的硬件平台主要包括以下几个模块:射频模块、中频模块、时钟模块、微控制器模块、信号处理模块及电源模块等。本文详细阐明了上述模块在硬件电路设计中的方案选择与具体实现,并归纳了设计流程中遇到的各种问题及解决措施。本文所述的硬件平台设计过程主要分为方案设计、原理图设计、PCB设计、频率合成器控制软件设计。结合多种EDA软件,对接收机的多项射频指标及电路的信号完整性、电源完整性、电磁兼容、信号时序等关键指标进行了仿真,保障了设计目标与实际指标的契合度。同时对后续制板完成的硬件平台进行性能测试,测试结果表明该平台符合猝发通信系统的硬件指标,能够应用于相应的工作环境。最后对全文的设计流程和结果进行总结和展望,归纳相关的成果及改进之处,并对以后的工作提出进一步的要求。

关键词：猝发通信硬件平台 PCB 信号完整性电源完整性

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短波猝发通信中的分数间隔均衡器研究

计算机工程 2016年第12期42卷 108-111页

作者：袁鹏符杰林桂林电子科技大学认知无线电与信息处理教育部重点实验室广西桂林541004 中国电子科技集团公司第54研究所通信网信息传输与分发技术重点实验室石家庄050081

短波信道具有多径、衰落和时变特性,在均衡过程中,线性均衡器收敛速度慢、收敛精度低,而分数间隔均衡器具有更好的均衡效果。为此,根据短波猝发通信中使用的波形结构,针对短波信道的特点,提出基于最小均方误差算法、递归最小二乘算法以... 详细信息

短波信道具有多径、衰落和时变特性,在均衡过程中,线性均衡器收敛速度慢、收敛精度低,而分数间隔均衡器具有更好的均衡效果。为此,根据短波猝发通信中使用的波形结构,针对短波信道的特点,提出基于最小均方误差算法、递归最小二乘算法以及平方根卡尔曼算法的T/4分数间隔均衡器组合结构。仿真结果表明,在短波猝发通信中,与传统的线性均衡器相比,提出的分数间隔均衡器均衡速度快,收敛精度高,同时在通信系统中误码特性有明显的提升,更适用于短波信道。

关键词：短波信道猝发通信自适应算法线性均衡器分数间隔均衡器

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短波数据链硬件设计及猝发通信同步技术

短波数据链硬件设计及猝发通信同步技术

作者：陆辉辉西安电子科技大学

学位级别：硕士

短波通信具有的机动灵活和通信距离远等特点,使得它在军事通信中具有十分重要的地位。本文依据短波LINK-11数据链和短波2G、3G侦听系统的要求,主要设计实现了基于TMS320VC6713 DSP的硬件平台,并介绍了它的具体应用。首先,介绍的... 详细信息

短波通信具有的机动灵活和通信距离远等特点,使得它在军事通信中具有十分重要的地位。本文依据短波LINK-11数据链和短波2G、3G侦听系统的要求,主要设计实现了基于TMS320VC6713 DSP的硬件平台,并介绍了它的具体应用。首先,介绍的是短波数据链LINK-11的组成及其工作原理。接着,介绍了基于TMS320VC6713 DSP硬件平台的各个模块的功能,以及如何通过对DSP6713的编程,实现与AD9957和TLV320AIC3106之间的通信。其次,介绍了在该硬件平台下,如何快速地识别8FSK和8PSK调制信号,并给出了MATLAB仿真结果。最后,本文采用了滑动相关和FFT的方法实现对同步序列的快速捕获,估计出系统频偏,并用MATLAB对该方案进行了仿真,以验证其正确性和可行性。

关键词： LINK-11 数字信号处理数字上变频器猝发通信快速傅里叶变换

全数字化MQAM调制与解调研究及一种猝发通信实现

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全数字化MQAM调制与解调研究及一种猝发通信实现

作者：罗超浙江大学

学位级别：硕士

信息技术在现代军事领域占有越来越重要的地位,通信对抗是现代信息化战场上电子战的主要斗争形式之一,夺得了信息优势就能获得战场优势,因此,通信与通信对抗是现代军事技术研究领域中一个相当重要的课题。为了躲开对方的通信侦察,即通... 详细信息

信息技术在现代军事领域占有越来越重要的地位,通信对抗是现代信息化战场上电子战的主要斗争形式之一,夺得了信息优势就能获得战场优势,因此,通信与通信对抗是现代军事技术研究领域中一个相当重要的课题。为了躲开对方的通信侦察,即通常所说的通信反侦察,目前多采用伪噪声编码、加密、扩频、跳频和功率控制等技术。本文中所研究的是一种猝发通信系统,具有一定的通信反侦察能力,可应用于语音侦听、情报获取等领域。我们的思路是:将一定长度的数据信息存储起来,进行编码和加密,压缩打包,然后在某一随机瞬间启动调制器以高速率快速猝发,完成后发射机立即进入静默低功率状态。接收端随时监测猝发信号,并接收解调,将解调出米的信息记录下来后,再通过一系列手段恢复出原始数据。系统采用高速高效的QAM调制解调技术。发射机只在极短的时间里工作,其余绝大部分时间里保持静默,可以在一定程度上避开敌方的干扰和测向,减少被截获的机会;并大大降低发射机的功率要求,缩小发射机的体积;还能缩短信道的占用时间。本文第一章介绍了通信对抗的概况,简要概括了目前通信对抗中运用是主要技术手段,并分析了未来通信对抗的发展趋势。第二章首先描述了猝发通信系统的架构,给出了猝发通信系统的结构图。系统的调制解调部分采用64QAM技术,可分别采用连续模式和突发模式,因此本章还分别描述了连续模式和突发模式64QAM的调制和解调过程,详细说明了其理论基础。第二章对QAM数字解调器中的位同步和载波同步问题进行了讨论。分析了多种不同算法的优缺点,如:非线性变换—滤波法、同相—中相位同步法、早—迟积分清除位同步环法、Gardner算法和通用环法等。针对本文的连续模式64QAM系统,位同步采用了Gardner算法估计,载波同步采用了Gardner算法和通用环联合估计,并对该算法进行了仿真分析。在突发模式中,由于采用固定模式的特殊前导字进行参数估计,因此其估计算法与连续模式有所不同,首先要估计前导字能量,检测突发数据的到来,然后采用了一种结合前馈和反馈的技术来估计频偏、时偏、载波初始相位和幅度,本章后半部分分析了详细的参数估计方案。第四章讨论了64QAM连续模式和突发模式解调器的具体实现,具体分析了各个功能模块的FPGA实现方法,如频率NCO正交解调器、Nyquist滤波器、下变频器、内插滤波器、通用环和参数估计等。在64QAM连续模式解调器的实验平台上进行了调试,能够获得较好的解调数据。对64QAM突发模式的解调进行了仿真测试,对比了在不同信噪比情况下,突发模式解调系统的误码率和丢包率,对实验结果进行了分析评估。本文结合猝发通信预研项目,较深入介绍了连续模式和突发模式64QAM调制解调理论和关键技术。这两种模式的调制解调方案都能适用于高速猝发通信系统,同时,本文中介绍的QAM设计方法也适用于其他调制解调应用。

关键词：通信对抗通信反侦察猝发通信数字通信连续模式突发模式 64QAM

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基于FPGA的猝发通信系统的设计与实现

基于FPGA的猝发通信系统的设计与实现

作者：高健枫杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着通信技术的日益发展,如何有效地抑制干扰是军事通信系统的主要问题之一。猝发通信作为一种短时、高速、随机传输数据的抗干扰技术已被广泛应用于军事通信系统中。本课题以科研项目“xxxx系统”为背景,旨在极短时间内完成信息数据的... 详细信息

随着通信技术的日益发展,如何有效地抑制干扰是军事通信系统的主要问题之一。猝发通信作为一种短时、高速、随机传输数据的抗干扰技术已被广泛应用于军事通信系统中。本课题以科研项目“xxxx系统”为背景,旨在极短时间内完成信息数据的发送与接收。文中设计了猝发通信系统的数据帧结构,并将具有恒包络、平滑相位的GMSK调制与性能优越的LDPC码作为系统的关键技术。基于GMSK和LDPC的原理与仿真结果,讨论了猝发通信系统的FPGA实现,给出了实现过程、仿真数据波形以及测试结果。全文的主要工作如下:1、基于系统参数提出了一种同步序列与信息序列相互穿插的数据帧结构,设计了一种码元同步与帧同步相结合的同步方案。该同步方案用于实现猝发通信系统的定时同步与同步捕获,使接收端准确恢复出信息数据,提高系统的可靠性。2、根据GMSK调制解调方案的理论分析与性能对比,在发射端采用波形存储正交调制方案对数据帧进行调制,利用FPGA的ROM将查找表中的数据存储起来,减少FPGA的逻辑资源消耗。在接收端对GMSK信号进行Laurent分解,采用差分相干解调方案进行解调,充分利用FPGA的存储资源,完成同步、旋转、判决等相关处理。3、根据LDPC编码译码方案的原理与FPGA实现的难度,在发射端采用准循环编码方案,利用其移位寄存器的特性及FPGA丰富的逻辑资源来实现LDPC编码过程。在接收端采用UMP BP-Based算法作为LDPC译码方案,极大地降低了FPGA的逻辑运算量。4、基于猝发通信系统硬件平台,下载FPGA程序并测试。测试结果表明,猝发通信系统能在极短时间内正确地完成数据发送与接收,并且发射信号质量良好,系统误帧率满足参数要求。

关键词：猝发通信同步 GMSK调制解调 LDPC编译码 FPGA

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猝发通信特征帧结构与快速同步设计

通信技术 2020年第3期53卷 578-583页

作者：余福荣陈江王静雨航天恒星科技有限公司北京100194 北京大学信息科学技术学院北京100871

猝发扩频通信在时域和频域上实现隐蔽通信,在军事通信中应用广泛。针对猝发扩频通信的传输时间短、安全性与可靠性高的特点,提出了一种可变帧长猝发信号特征帧结构与猝发通信快速同步方法,采用特殊帧结构设计、两层扩频以及分段频偏估... 详细信息

猝发扩频通信在时域和频域上实现隐蔽通信,在军事通信中应用广泛。针对猝发扩频通信的传输时间短、安全性与可靠性高的特点,提出了一种可变帧长猝发信号特征帧结构与猝发通信快速同步方法,采用特殊帧结构设计、两层扩频以及分段频偏估计技术,具有猝发时间短、捕获速度快、占有资源少等特点,并在原理样机上进行了性能测试验证,长时间可靠性测试捕获概率达到100%,具有高可靠性和工程应用价值。

关键词：猝发通信特征帧结构两层扩频快速同步频偏估计

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流星余迹猝发通信分析

舰船电子工程 2006年第4期26卷 125-128页

作者：刘志斌陈家松解放军电子工程学院研究生一队合肥230037

介绍流星余迹猝发通信产生的条件、用途、主要特征、组网方式、关键技术及干扰方法等。并分析了它的一些内在规律,同时得出流星余迹猝发通信在现代通信中具有较大价值的结论,使大家对流星余迹猝发通信有一个概要的认识。

关键词：猝发通信流星余迹截获概率