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多层wfrft-MIMO卫星通信系统抗截获性能研究

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弹箭与制导学报 2021年第1期41卷 70-75页

作者：翟东达新宇张喆梁源薛凤凤空军工程大学信息与导航学院西安710077 95129部队河南开封475003

针对卫星通信安全性不高、易被截获、频谱资源紧张的问题,提出一种多层加权类分数阶傅里叶变换(ML-wfrft)与多输入多输出(MIMO)技术相结合的通信系统。ML-wfrft提高了信号的抗截获性,MIMO技术提高了频谱利用率,并且对基于高阶累计量(HOC... 详细信息

针对卫星通信安全性不高、易被截获、频谱资源紧张的问题,提出一种多层加权类分数阶傅里叶变换(ML-wfrft)与多输入多输出(MIMO)技术相结合的通信系统。ML-wfrft提高了信号的抗截获性,MIMO技术提高了频谱利用率,并且对基于高阶累计量(HOC)的识别方法进行改进,通过识别概率定量分析了通信系统的抗截获性能。随着调制阶数的增大,抗截获性能在不断增强,当两个调制阶数分别为0.7,0.8,信噪比在[0,2]范围时,QPSK信号的正确识别概率小于0.06。

关键词：卫星通信 wfrft MIMO 抗截获识别概率

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AN辅助的wfrft抗截获通信优化设计

弹箭与制导学报 2018年第6期38卷 27-32页

作者：翟东达新宇王浩波潘钰空军工程大学信息与导航学院

针对卫星通信安全性不高、易被截获的问题,提出一种加权类分数阶傅里叶变换(wfrft)与人工噪声(AN)辅助技术相结合的抗截获通信技术。选择合适的AN功率占比,使得合法接收方性能衰减小于1dB。在此基础上,分析调制阶数α对系统的误码率性... 详细信息

针对卫星通信安全性不高、易被截获的问题,提出一种加权类分数阶傅里叶变换(wfrft)与人工噪声(AN)辅助技术相结合的抗截获通信技术。选择合适的AN功率占比,使得合法接收方性能衰减小于1dB。在此基础上,分析调制阶数α对系统的误码率性能与安全容量的影响,对wfrft的调制阶数进行优化设计,选择合适的调制阶数,窃听方在已知调制阶数的具体值,SNR为15dB时,误码率为0.0024,同时,SNR为20dB时,系统的安全容量为5.771(bit·s^-1)/Hz,系统的抗截获性得到了极大提高。

关键词：卫星通信 wfrft 人工噪声抗截获优化设计

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基于wfrft的低检测扩频方法研究

基于WFRFT的低检测扩频方法研究

作者：李卓哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文主要研究将加权分数傅里叶变换与直接序列扩频系统相结合,在直接序列扩频系统固有的低检测特性基础上,将加权分数傅里叶(Weighted-type Fractional Fourier Transform,wfrft)与直扩系统有机地融合,从而有效地提升低检测性能。首先,... 详细信息

本文主要研究将加权分数傅里叶变换与直接序列扩频系统相结合,在直接序列扩频系统固有的低检测特性基础上,将加权分数傅里叶(Weighted-type Fractional Fourier Transform,wfrft)与直扩系统有机地融合,从而有效地提升低检测性能。首先,分析扩频码序列在加权分数傅里叶域的相关特性,从数学理论分析,对扩频码序列实施wfrft会对序列的相关性产生削弱。通过分析扩频码序列在时域与其在wfrft域的互相关性,能够看出,对扩频码序列实施wfrft,可以作为扩频码的一种设计方法。对比wfrft在直接序列扩频系统下实施所获的增益与损失,将wfrft与直接序列扩频系统结合,也许可以进一步提升无线通信系统的低检测性能。其次,建立加权分数傅里叶-直扩系统(wfrft-DS系统)与直扩-加权分数傅里叶系统(DS-wfrft系统),并对两个系统进行模型分析和运算量分析。然后使用相关波动法作为非合作方检测扩频码周期的方法。假设已经检测出正确的扩频码周期,使用主成分分析法,作为非合作方检测扩频码码形的方法。然后,分析收发端变换阶数对两个系统的影响。最后,建立多支路wfrft-DS系统的模型,该系统将k-wfrft和直扩系统融合一起。并分析了其发送端和接收端的模型以及运算量的分析,通过分析发现该系统的运算复杂度是wfrft-DS系统的k倍(k为系统的支路数)。然后使用相关波动法检测多支路wfrft-DS系统扩频码周期,然后假设已经检测出正确的扩频码周期,使用主成分分析法检测多支路wfrft-DS系统扩频码码形。最后,分析了收发端变换阶数对多支路wfrft-DS系统的影响。通过仿真结果可以看出,接收端变换阶数的不一致,会对多支路wfrft-DS系统的误码率造成影响,且收发端变换阶数的差异越大,系统的误码率越高。

关键词： wfrft 直接序列扩频扩频码检测低检测

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多矢量wfrft混合载波系统研究

多矢量WFRFT混合载波系统研究

作者：黄煜棨哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着无线通信的快速发展,通信场景也日趋复杂化,通信过程中的多径效应与通信单位间的移动性使信道具有延时拓展与多普勒拓展。为了在双选信道下保持良好的通信性能,学界从信息预编码、时空分集等等不同的角度提出了多种多样的方案,相较... 详细信息

随着无线通信的快速发展,通信场景也日趋复杂化,通信过程中的多径效应与通信单位间的移动性使信道具有延时拓展与多普勒拓展。为了在双选信道下保持良好的通信性能,学界从信息预编码、时空分集等等不同的角度提出了多种多样的方案,相较之下,本研究则从信号与信道的适配角度出发。由于不同信道间的延时拓展与多普勒拓展程度不尽相同,相应的其时频域的信道表征也不同,不同信道使信号趋于不同的能量分布,故合理利用这个特点,针对不同的信道采用不同的调制方式,使信号在接收端有更大的识别度,此时系统性能就会有明显的提升,而为了实现这点,一个灵活多变的调制框架是必须的,故基于此提出了多矢量wfrft混合载波调制体系,并基于“干扰平均化”与“信道结构化”两个概念设计了对wfrft的α判决与定信号长度的多矢量信号格式判决表征,针对不同的信道选取较优的wfrft与信号格式,从而提升系统性能。为了合理利用多矢量调制信号域中等效信道矩阵的结构化特征,研究过程中在频选信道下提出了基于延时-多普勒分块对角化、BCCB特征的快速线性均衡算法以及基于矢量独立传输的MLSE均衡算法,并在双选信道下提出了基于时域分块对角化的快速线性算法。除此之外,针对多矢量调制中延时-多普勒基底拟合实际信道的估计方式,研究对非整数频偏基底与信号格式间的性能关系进行了说明,并基于此提出基于自相关拟合的信道估计方式,明显提升了该种情况下的信道估计性能。

关键词： wfrft 混合载波调制多矢量调制双选衰落信道信道均衡与估计

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基于wfrft的混合载波系统资源分配算法

无线电通信技术 2017年第5期43卷 42-46页

作者：牛红威叶亮李卓明石纪福哈尔滨工业大学电子与信息工程学院黑龙江哈尔滨150001 通信网信息传输与分发技术重点实验室河北石家庄050081

在时频双弥散信道下,传统频域资源分配算法对基于wfrft的混合载波系统难以起到良好改善作用,针对此问题,提出一种在分数域上进行资源分配的改进算法。分数域是由传统时/频域扩展而来,对于信道的实际环境考虑全面。算法基于分数域理论基... 详细信息

在时频双弥散信道下,传统频域资源分配算法对基于wfrft的混合载波系统难以起到良好改善作用,针对此问题,提出一种在分数域上进行资源分配的改进算法。分数域是由传统时/频域扩展而来,对于信道的实际环境考虑全面。算法基于分数域理论基础,在分数阶次上传输发射信号,从而提升通信系统的整体性能。仿真结果表明,对于混合载波系统而言,改进算法较频域资源分配算法有更好的比特误码率性能。

关键词： wfrft 双弥散信道混合载波分数域资源分配

基于加权分数傅里叶变换的射频隐身通信信号设计及实现

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基于加权分数傅里叶变换的射频隐身通信信号设计及实现

作者：江彬南京航空航天大学

学位级别：硕士

加权分数傅里叶变换(Weighted-type Fractional Fourier Transform,wfrft)是一种具有广泛应用前景的通信信号射频隐身设计方法。通过加权分数傅里叶域的信号处理,可以改变通信信号的调制特征,将原始信号的调制特征模拟为目标信号调制特... 详细信息

加权分数傅里叶变换(Weighted-type Fractional Fourier Transform,wfrft)是一种具有广泛应用前景的通信信号射频隐身设计方法。通过加权分数傅里叶域的信号处理,可以改变通信信号的调制特征,将原始信号的调制特征模拟为目标信号调制特征,从而降低信号的截获风险,为电子对抗中的信号伪装、调制域加密等手段提供新的解决思路。本文从wfrft变换域通信的基本原理出发,深入分析了星座裂变和星座模糊等关键参数作用机理,针对不同信号的调制特征模拟需求,分别提出了基于变换阶数和信噪比约束的单参数wfrft信号调制特征模拟设计方法、基于目标信号特征和关键参数联合优化的多参数wfrft信号调制特征模拟设计方法。在此基础上,采用软件无线电平台实现了单参数、多参数wfrft调制信号产生,并利用软件截获接收机完成了wfrft信号的抗识别能力评估和测试。本文主要研究工作和创新性成果如下:(1)针对单参数wfrft信号的调制特征模拟问题,提出了基于变换阶数和信噪比约束的单参数wfrft信号设计方法。该方法在目标信号的信噪比特征约束下,通过变换阶数的优化设计,实现不同信噪比约束下的wfrft信号调制特征模拟。实验结果表明,该设计方法可以实现特定信噪比约束条件下的信号调制特征模拟设计。(2)针对复杂调制特征模拟问题,提出了基于目标信号特征和关键参数联合优化的多参数wfrft信号设计方法。该方法选取星座图的裂变点数、裂变构型、裂变样式及模糊程度作为关键参数,引入遗传算法进行迭代计算,获取最优控制参数集。实验结果表明,该设计方法可以实现星座图模糊、星座图裂变等复杂调制特征的模拟设计。(3)针对wfrft实际信号生成问题,采用射频芯片AD9361和FPGA芯片ZYNQ7045作为软件无线电硬件平台,完成了wfrft射频隐身通信系统搭建。实验结果表明,本文所提软件无线电平台可以实现单参数wfrft和多参数wfrft通信信号设计。(4)针对wfrft信号抗识别性能评估问题,采用高阶累计量评估方法,完成wfrft信号的调制特征识别,并采用软件截获接收机系统,对wfrft通信信号的抗识别性能进行了测试和评估,验证了wfrft信号设计方法的有效性。

关键词：射频隐身 wfrft 变换域通信星座图软件无线电

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基于加权类分数傅立叶变换的变换域通信系统

中兴通讯技术 2017年第3期23卷 38-44页

作者：梅林房宵杰沙学军哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001

提出单载波与多载波技术体系的融合将会成为未来通信系统空中接口技术发展的重要趋势,指出对既有系统与技术的兼容性和扩展性是混合单、多载波系统所需重点关注问题。结合扩频、均衡、部分快速傅立叶变换(FFT)解调等技术,论述了干扰平... 详细信息

提出单载波与多载波技术体系的融合将会成为未来通信系统空中接口技术发展的重要趋势,指出对既有系统与技术的兼容性和扩展性是混合单、多载波系统所需重点关注问题。结合扩频、均衡、部分快速傅立叶变换(FFT)解调等技术,论述了干扰平均化思想在混合载波系统抗衰落、抗干扰中的重要作用,并展望了加权类分数傅立叶变换(wfrft)通信系统相关技术的未来研究重点。

关键词： wfrft 混合载波体制时频双弥散信道低截获概率