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西安电子科技大学
博士学位论文
超短波跳频通信抗干扰技术研究
姓名:何先灯
申请学位级别:博士
专业:通信与信息系统
指导教师:裴昌幸
20100401
摘要 I
摘要
由于超短波频段存在电台种类繁多、干扰复杂、频谱十分拥挤的现状,抗干
扰问题一直是超短波通信系统需要解决的首要问题之一。跳频通信技术具有抗干
扰能力强、频谱利用率高、保密性好、抗多径、抗衰落、易于组网等特点而广泛
的应用于军事通信领域及移动通信、电力线载波、无线局域网等民用通信领域中,
跳频通信技术也成为超短波频段主要的抗干扰技术之一。但随着无线设备的增加
及现代集成电路的发展和大量高速信号处理芯片的涌现,传统跳频通信系统的抗
有意和无意干扰的性能越来越不能满足新环境下的需求。研究更高抗干扰性能的
跳频通信系统对提高超短波跳频通信系统性能具有重大的意义。
论文对超短波跳频通信系统的调制解调、相关接收和跳频同步等方面技术进
行了深入的研究,主要研究内容和创新性成果如下:
1、利用 R. F. Pawula 等提出的叠加了高斯白噪声的两信号相位夹角概率分布公
式,导出了采用判决反馈的 1 比特及 2 比特 GMSK 差分解调系统的误码率计
算公式;证明了 2 比特差分的噪声相关性可以忽略,从而简化了理论分析过
程;仿真结果表明,理论分析的误码性能和蒙特卡罗错误统计方法的结果基
本吻合。
2、提出了一种基带 GMSK 序列捕获器,并从 GMSK 解调信号的相位概率分布函
数以及独立同分布随机变量和的概率分布函数出发,给出了该基带 GMSK 序
列捕获器的自相关峰和互相关峰的概率分布函数;从概率论与数理统计出发,
推导了一种统一的数字相关器的自相关峰和互相关峰的概率分布函数;数值
计算结果表明,在相同条件下,该基带 GMSK 序列捕获器的误检概率比数字
相关器的低近一个数量级;最后还给出了一种不同信噪比下的自适应判决门
限方法,该方法可以应用于工程实践中,以提高序列捕获器的性能。
3、提出了一种通用的多跳速跳频通信系统同步设计方案。研究并得出了该方案
的性能评估数学模型。该方案利用了同一硬件平台,提供了同样的用户接口
数据速率,可方便用户通过软件选择不同跳速进行混合跳频通信,提高了跳
频通信系统的抗干扰性能。分析证明了采用该方案所实现的跳频通信系统具
有复杂度低和实用性强的优点。
4、提出了一种认知异步跳频通信系统同步方案。该方案采用多组可选的跳频图
II 超短波跳频通信抗干扰技术研究
案,在当前发射跳期间,认知下一跳多个频点的状况,自适应选择下一跳频
点进行信息传输,进一步提高了异步跳频通信系统的抗干扰能力。仿真结果
表明,在同步概率大于 95%时,两组跳频图案系统将用户容量提高了 5 倍多;
通过引入循环前缀,实现了接收机跳频图案的自适应识别,并解决了跳频信
号位同步信息不易提取的难题;同时,还给出了异步跳频通信系统和认知异
步跳频通信系统的同步性能分析。通过分析说明了这种采用多组图案的跳频
通信系统的性能极限,给出了最优的跳频图案组数。
关键词:跳频通信,GMSK,相关器,跳频同步,软件无线电,认知无线电
Abstract III
Abstract
As there are many kinds of radios, complex interference and very crowd spectrum
in VHF band, anti-jamming has been one of the most important issue for VHF
communication systems. Frequency-munication technology has strong
anti-interference ability, anti-multipath ability, anti-fading ability, high spectral
efficiency, good confidentiality and working etc., which make it be widely used
in munications and munications, such as mobile
communications, power munications, wireless LAN and so on. And it is also
one of the major anti-jamming technology in VHF band. But with th