混合扩频系统的同步研究.doc

摘要 1第一章绪论 3第二章扩频通信系统的理论基础 17第三章DS/FH扩频系统的同步研究 -FFT的直扩同步 -FFT的结构 30第四章结束语 30摘要现有扩频体制系统一般采用直接序列扩频(DS)体制,但随着电子对抗技术的发展和对系统性能要求的提高,直接序列扩频(DS)体制日益不能满足人们的要求。直接序列扩频系统具有扩频增益受限、远近效应严重、抗窄带干扰和对准式干扰能力差等缺点,在实战背景下很容易受到敌方的干扰。为此,在现有体制的基础上,进一步提高抗干扰、抗截获和抗摧毁能力,采用性能更强的混合扩频(FH/DS)体制已经成为一种趋势。直接序列扩频/跳频(DS/FH)混合扩频是一种抗干扰性能极强的扩频通信体制,在现代军事通信和电子对抗中有着非常重要的意义。本文主要研究了DS/FH混合扩频系统的同步技术和一种适合高速DS/FH系统的快速同步方法。论文首先介绍了扩展频谱技术理论基础,阐述了直接序列扩频系统、跳频扩频系统和FH/DS混合扩频系统的原理和数学模型,并对三种系统的优缺点进行对比,论证了混合扩频系统相比单一的直扩系统或跳频系统在“三抗”效能方面的优势。然后介绍了直接序列扩频和跳频同步的一些方法以及它们的优缺点。文章分析了多种因素对同步捕获的影响。这些都可以为DS/FH系统的设计提供一定参考。其次研究了部分匹配滤波(PartialMatchedFiltering,PMF)结合快速傅里叶变换(FastFourierTransform,FFT)的直接序列扩频同步捕获方法,对该方法进行了理论分析和仿真,并且研究了各个参数对捕获性能的影响,对系统的具体实现做了一些讨论。然后研究了一种改进的跳频同步方法,部分监测同步法。通过理论分析和仿真说明,部分监测可以通过合理选择监测的频点数来达到抗干扰性能、捕获时间和系统资源消耗的平衡。最后,基于所提出和讨论的直扩和跳频同步捕获方法,提出了一种适用于高速DS/FH混合扩频系统的快速同步方法。该方法利用时变的同步信道来传输同步信息,接收端在短时间内快速捕获并接收到同步信息,从而达到同步。此方法可以在不降低系统抗干扰性能的前提下达到快速同步,并且较容易实现。关键词:混合扩频,DS/FH,(munication)是近期快速发展起来的一种通信技术。早期研究这种技术的主要目的是为了在军事通信中提高保密和抗干扰的性能。在20世纪50年代中期,美国就开始了对扩频通信的研究,当时主要侧重在空间探测、卫星侦察和军用通信等方面。随后随着民用通信频带的拥挤日益严重,又由于近代微电子技术、信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的快速发展,扩频通信有关的器件成本大大降低,从而进一步推动了扩频通信在民用领域的发展应用,而且也使扩频通信的理论和技术也得到了进一步的发展。目前在军事上扩频通信已广泛应用于各种战略和战术通信的系统中,成为电子战中反干扰的一种重要的手段。GPS和GLONASS在民用上也都得到了广泛的应用,这些系统的技术基础就是扩频技术。将扩频的码分多址技术应用于蜂窝移动通信中时,可以明显降低噪声和衰落的影响,还可以避免复杂的频率分配和时隙划分等技术上的困难,并省去了保护频带或时隙,极大地提高了蜂窝通信系统中小区的频率复用度。扩频技术由于其本身所备的优良性能得到了广泛应用,其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统,在这两个领域应用最多的扩频方式是跳频系统与直扩系统。一般而言,跳频系统主要是在军事通信中对抗干扰,在卫星通信中用于通信保密,而直扩系统则主要是一种民用技术。在本世纪内,扩频技术将得到更为广泛的应用。从扩频技术发展的历史可以看出,巨大的需求推动了每一次技术上的大发展。军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来,第四代移动通信系统(4G)的驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展。