熊俊俏[1]2013年在《多载波短波差分跳频通信技术的研究》文中认为高速数据速率的短波宽带跳频技术是当今短波通信技术发展的趋势,如短波差分跳频技术和多载波短波跳频技术。短波差分跳频技术是一种先进的跳频技术,无需采用伪随机码来控制跳频频率的产生,而通过发送信息与G函数共同确定产生跳频频率序列。由于相邻跳之间的频率具有一定的相关性,因此,其系统具有一定的误跳纠正能力。本文所研究的短波差分跳频技术以高达5000跳／秒的跳速,在短波通信,尤其是短波军事通信中具有广阔的应用前景。为此,在国家自然科学基金项目“基于软件无线电的高速抗干扰短波跳频通信的研究”(No.60372056)的资助下,开展短波差分跳频技术的研究,研究了短波差分跳频系统的两种主要译码方式为逐符号译码与序列译码。同时,在国家自然科学基金项目“基于软件无线电短波跳频通信系统中OFDM技术的研究”(批准号：60672043)、“相干接收多载波短波差分跳频抗干扰通信技术的研究”(批准号：61072041)资助下,开展短波多载波跳频技术的研究,特别是正交频分复用(OFDM)技术,具有频率利用率高、通信速率高、抗符号间干扰(ISI)的优点,它已成为提高短波数据传输速率的关键技术,同时考虑到短波OFDM系统的频带较宽,很容易受到传统短波电台的干扰,以及在军事通信应用中的各种人为干扰,研究了短波跳频OFDM系统的接收解调方法与系统性能,以及抵抗各种人为干扰的能力。首先,概述了短波信道特性与短波通信技术的发展,特别是短波差分跳频通信系统的组成与关键技术,重点介绍了几种G函数的构造,与误跳纠错原理,并介绍了差分跳频信号的检测方法。根据差分跳频的特点,将差分跳频的频率转移过程看作是一个马尔可夫过程,频率集构成马尔可夫链,任意两个状态之间的转移概率仅由信源决定而与当前时刻无关,对于离散无记忆信源而言,差分跳频过程可看作为齐次Markov链,介绍了叁类G函数的结构,如简单线性G函数构造、基于卷积编码技术的G函数构造和基于Turbo编码技术的G函数构造,并针对差分跳频信号的特点,以及短波信道的多径时延与多普勒频移的影响,开展差分跳频信号的检测研究,如快速傅立叶变换、短时傅立叶变换、多重信号分类算法和旋转不变技术估计信号参数算法等,寻找适合短波差分跳频通信系统的频率检测方法,为接下来的短波差分跳频系统解调方法的研究打下基础。其次,考虑无编码短波差分跳频系统,开展短波差分跳频系统的解调译码方法的研究,最基本的两种译码方式为逐符号译码与序列译码,并在此基础上,开展基于短时傅立叶变换的短波差分跳频信号的迭代译码解调研究。逐符号译码仅考虑相邻两跳的频率转移关系,而序列译码则根据所有各跳的接收信号,在G函数网格图中搜索最有可能的频率转移路径,由于序列译码更充分地利用了发送频率之间的相关性,因此,其性能较逐符号译码为优。迭代算法可极大地提高系统性能,将逐符号MAP译码算法引入差分跳频信号检测中,结合Tubro编码结构的G函数,应用STFT算法进行频率检测,采用STFT与MAP译码算法相结合的方法开展差分跳频信号频率序列的检测,在短波信道条件下,分别开展了多径干扰、群时延、多普勒效应时的检测性能研究,其研究结果表明：基于Turbo码的G函数比卷积码G函数具有更好的性能。同时,为了进一步地提高短波通信的数据速率,将OFDM技术应用于短波跳频通信系统中,并开展短波跳频OFDM系统的接收解调译码方法的研究,如基于迭代译码解调算法的研究,以及基于子载波快跳系统的比特交织解调译码算法的研究,通过分析梳状导频的子信道估计与插值方法,并通过数值仿真研究,提出了适合短波信道传输的DFT的信道估计与插值方法；对于OFDM存在的峰均功率比PAPR问题,通过分析,采用一种非线性曲线扩张的PAPR降低方法。当采用差分检测(非相干检测)时,则可以不需要进行信道估计,只通过比较相邻两个信号的相位和幅度便能够准确地恢复出基带信号,从而大大地降低了其系统实现的成本和复杂度,同时,发射端采用OFDM频域差分调制,接收端采用非相干序列检测NSD与迭代译码相结合的联合迭代解调译码方法,不仅可有效地提高系统的比特误码率性能,而且无需进行精确的信道估计。在极端情况下,特别是部分频带干扰或多音干扰时,结合比特交织编码调制(BICM)与预编码子载波快跳技术可显着地提高FH/OFDM系统在衰落信道条件下的比特误码率性能。最后,本文了研究短波FH/OFDM系统抗干扰的性能,并分别考虑高斯信道条件和衰落条件下,部分频带干扰、多音干扰对FH/OFDM系统性能的影响,并分析了信道估计、干扰状态信息对系统误码率性能的改善,引入了一种恒包络扩频FH/OFDM系统,并分析了其抗部分频带干扰和抗多音干扰的能力。
丁立军, 刘乃安, 李艳斌[2]2001年在《短波跳频信号解跳技术的研究》文中进行了进一步梳理跳频通信技术,由于其载频受一伪随机码控制不断跳变,且规律复杂,所以难以用伪码同步的方法进行解跳侦收。针对短波跳频信号的特点,本文提出了一种延时引导的解跳方法,并进行了方案设计。方案中对A/D采样数据进行分体存储并通过总线切换控制电路,可以实现对短波跳频信号的无丢失的解跳。
张健[3]2018年在《跳频盲接收系统中信号拼接技术的研究》文中研究表明跳频通信技术具有良好的抗干扰性能,在战术通信对抗领域中应用广泛。在非合作通信中,跳频盲接收技术能在不具备任何先验信息的条件下,对截获的通信信号实现跳频信号的侦察和解密,同时能根据侦察结果对敌方通信实施干扰,因此,跳频盲接收技术是目前通信抗干扰领域的研究重点。由于不具备任何先验信息,跳频盲接收系统中根据信号检测和参数估计提供的数据进行解跳拼接是跳频盲接收技术的研究重点。针对跳频通信盲接收技术,本文的研究内容主要包括:非合作跳频通信中的信号解跳拼接研究、参数估计误差环境下跳频信号的解跳拼接研究和跳频盲接收系统的整体性能研究。非合作跳频通信的解跳拼接环节,本文首先分析了跳频接收系统中的前端信号处理技术和两种非相干解调方法。然后重点研究了采用不同调制方式的跳频信号的解跳拼接,在达到跳同步状态下对四种调制方式的跳频信号进行解跳拼接和解调,通过对比仿真实验得到的误码率,分析了不同调制方式下的跳频信号的解跳拼接性能。参数估计误差环境下的解跳拼接环节,本文首先研究了频率估计误差和跳时估计误差对跳频信号解跳拼接性能的影响,分别对频率估计存在误差和跳时估计存在误差的情况进行不同调制方式的跳频信号解跳拼接,分析了实现有效解跳拼接和解调时参数估计需要满足的精度。然后针对解跳拼接后输出信号存在频率差的问题,本文提出了基于现代功率谱估计的频差分析和频率调整方法,降低了定频信号中的频差值。最后,本文研究了干扰信号对跳频信号解跳拼接性能的影响,通过对不同干扰存在的情况进行解跳拼接和解调,分析了实现有效解跳拼接时前端信号处理需要满足的精度。跳频盲接收系统的整体性能研究环节,本文对跳频盲接收技术中的信号检测、参数估计、解跳拼接、调制方式识别和解调等模块进行整体联系和分析,并加入了频差分析和频率调整处理,通过对整体结构进行仿真和误码率分析,验证了本文采用的跳频盲接收系统的工作性能良好。
丁立军[4]2001年在《短波跳频信号解跳技术的研究》文中指出跳频通信技术，由于其载频受一伪随机码控制不断跳变，且规律十分复杂，因此具有很高的保密性和抗干扰性，在军事领域得到了广泛的应用。 在对跳频信号进行侦察接收时，解跳是其中的关键环节。因为无法预先知道被侦听的跳频电台的跳频规律，所以无法用伪码同步的方法进行解跳侦收。 短波跳频信号多为低跳速信号，换频时间相对较长，不同跳频频点之间可能存在信道重迭。本文针对短波跳频电台信号的特点及短波波段电磁环境的特点，对短波跳频信号的解跳技术进行了分析研究。 文中提出了一种基于数字式FFT接收机体制下的延时引导的解跳方法。论文着重讨论了该方法中的几个关键部分：数据采集及ADC的设计；大容量存储器的组织；跳频信号的识别及跳频图案拼接；数字下变频技术。同时，对该方法中的一些关键部分进行了理论分析和仿真，并进行了专题实验，文章最后给出了仿真结果。通过仿真，证实了该方法的可行性。
栾海妍[5]2007年在《基于时频分析的跳频信号检测与特征提取》文中进行了进一步梳理跳频信号以其自身优良的抗截获、抗干扰能力,在军事通信中得到了广泛的应用,因此,对跳频信号的截获展开研究具有非常重要的现实意义。本文采用时频联合分析的方法,深入研究了跳频信号在线自动盲检测和频点搜索捕获问题,并对其特征参数提取算法进行了研究。针对超短波电磁环境下跳频信号检测中存在的干扰信号密集、能量分布不稳定等问题,提出一种基于语图的跳频信号自动盲检测方法。首先分析了影响语图时频分辨率的因素,研究了一种窗长自适应的短时傅立叶变换算法及其快速算法,使语图达到了最佳的时频聚集度;其次,采用时频局部门限技术对语图进行二值化预处理,解决了超短波信号能量分布不稳定和衰落等给检测带来的难题;最后,通过能量检测、时间统计等方法,剔除了多种干扰信号,并消除了随机噪声中的孤立点和信号中的断续点等对语图的影响,实现了超短波跳频信号在线自动盲检测。为了实现跳频信号的完整捕获,对跳频信号频点搜索方法进行了研究,提出两种搜索策略:基于语图的搜索策略和基于戈泽尔算法的搜索策略,给出了两种策略的适用范围和性能比较。重点研究了基于戈泽尔算法的频点搜索方法,该算法根据跳频信号自身特点推算出若干可能存在的跳频频点,通过利用戈泽尔算法监测这些频点,实现了频点的搜索捕获。对跳频频点截获事件进行建模,研究发现,要提高系统截获概率只能通过提高频率搜索速度来实现。因此,在条件满足的情况下,应尽量使用基于戈泽尔算法的频点搜索方法。针对跳频信号的特征提取,研究了一种基于小波脊线的特征提取算法及快速实现算法,并提出一种基于瞬时频率的多窗口不重迭平滑伪魏格纳-威利分布特征提取算法。通过仿真实验对两种方法的性能进行了比较,发现基于瞬时频率的多窗口不重迭平滑伪魏格纳-威利分布特征提取算法较基于小波脊线的特征提取算法有很大的性能优势,尤其是在对跳变时刻和跳频频率的估计方面性能要优越很多;为进一步提高频率估计的准确性和时效性,还研究了一种基于自适应复调制Zoom-FFT的频率细化算法,在已精确测得跳变时刻和跳周期的前提下,对一个跳周期内信号频率进行精确估计,使归一化频率估计误差降到10~(-6)。
张晓宇[6]2005年在《高速短波相关跳频通信系统研究》文中认为跳频通信技术因其具有良好的抗干扰能力而被广泛应用于各类通信系统中,尤其是短波通信中。然而传统的短波跳频通信系统存在着跳频速率低、数据传输速率低、语音质量差等诸多缺点,本论文所研究的高速短波相关跳频通信技术是一种新型的跳频通信技术,它在跳频频率序列中引入了相关性,具有内在的抗干扰、抗衰落能力,而且跳频速率和数据传输速率度有很大提高。本文首先对短波通信和短波跳频通信技术的发展现状进行简要的介绍,指出了传统跳频通信系统中存在的不足。然后从介绍扩频通信技术开始,较细致地论述了跳频通信技术的原理,并在此基础上描述了跳频通信技术的应用及发展。接着对相关跳频通信技术进行了论述,详细探讨了相关跳频的基本原理。接下来,通过线性转移和线性移位这两种相关跳频算法的比较,提出了强制转移和预编码两种修正方案。通过比较,强制转移方案更适合军事通信的要求。本文研究了高速跳频系统,分别对发射波形、数据帧格式、信道编码、交织方式和扰码方式进行了详细的设计。接着,研究了高速跳频系统的一些关键技术,并进行了仿真。设计了系统的帧同步信号,该信号还具有信道探测和指示数据传输速率的功能。设计了FFT 单元的工作模式,优化了FFT 算法并分析了优化FFT 算法带来的好处。设计了跳频解跳算法,并提出了一种基于信号时域特制的干扰抑制算法,该算法能有效的抑制定频干扰对系统的影响。最后,本文提出了基于DSP 的系统实现方案,设计了相应的硬件和软件框图,给出并分析了高斯白噪声条件下系统的性能仿真结果。最后对全文进行总结,对有待继续研究的工作提出初步设想。
魏葵[7]2015年在《基于软件无线电短波跳频通信系统设计与实现》文中指出短波跳频通信系统具有短波通信与跳频通信的共同优势,短波通信具有可长距离传播,跳频可产生较强的抗干扰等特性,所以无论在军事还是民用方面都得到了广泛应用。然而传统的短波跳频通信系统对硬件设备的依赖性过高,产品升级更新换代需要的成本较高,灵活性较差。而本文所研究的基于软件无线电技术短波跳频通信系统基于软件可编程性易于系统升级,支持多制式,信号处理部分对硬件平台要求不高等特点,可极大的提高跳频通信系统的性价比。本文主要是基于软件无线电平台(USRP)实现短波跳频技术,可充分利用软件无线电的灵活性、可重配置等优点搭建一个灵活的短波跳频平台。与传统的短波跳频系统相比,本文研究的基于软件无线电技术实现的短波跳频具有更多的灵活性,信号处理绝大部分是在PC上进行,如此可减少硬件处理带来的一些不可避免的误差,同时对于硬件性能的要求不需要太高,大大降低了硬件成本。本文主要通过软件无线电通用平台USRP-N210对信号进行收发,基于gnuradio信号处理平台对信号进行软件处理。其中因为最小频移键控(GMSK)相对于其他调制方式,它具备频谱紧凑、误码特性好等优点。故本文采取GMSK技术对跳频信号进行调制,通过python与C++混合编程实现GMSK调制技术,生成通用的GNURadio信号处理平台模块导入软件环境下,进而可使用该调制技术对信号进行调制。本文研究的短波跳频信号频段基于3MHZ—30MHZ之间,在这个频段的短波可以通过电离层反射或折射然后重新返回地球,达到远距离通信的目的。该频段的短波通信主要应用于定点通信、军事通信及广播。
蒋光明[8]2004年在《在短波跳频通信中OFDM与Turbo码技术的研究》文中研究表明自1971年Weinstein和Ebert把离散复里叶变换DFT引入多载波传输系统并作为调制解调的一部分之后，正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术得到了广泛应用。OFDM技术特别适用于存在多径传播和多普勒频移的无线传输信道中传输高速数据。 而普通的短波跳频系统的信息传输速率一般较低，通常在2.4kbit／s左右，仅能传输语音信号，而要实现数据信号的传输，则必须提高数据传输率。本文针对短波跳频(FH)系统的性能特点和要求，并基于跳频速率为20跳／秒的短波跳频系统，提出了一种将OFDM用于短波跳频系统，并采用Turbo码作为信道编码的技术，使该系统的信息传输速率达20.48kbit／s，其中5.12kbit／s为导频信号，实际数据率为15.36kbit／s。 本文简要地介绍了短波信道的特点；简要地介绍了OFDM技术的原理，分析了OFDM技术应用到短波跳频通信中的特点；着重分析了OFDM调制时高峰均功率比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)产生的原因，并介绍了3种常用的降低PAPR的技术，在此基础上提出了改进方法，并作了数值仿真；着重介绍了OFDM技术应用到短波跳频通信中的导频子信道估计和信道内插算法以及均衡技术，并作了数值仿真；在此基础上，为了进一步降低短波跳频系统的比特误码率性能，保证信息的可靠传输，将Turbo码引入作为信道编码，并进行数值仿真，给出了短波跳频系统的误码性能曲线。 本文工作的独特之处在于： (1)基于跳频速率为20跳／秒的短波跳频系统，提出了一种将OFDM和Turbo码结合的技术，用于提高短波跳频系统的数据传输率和降低短波跳频系统的比特误码率。在假设跳频能理想同步的前提下，数值仿真结果表明，该短波跳频系统采用这两种技术后更适于在短波瑞利衰落信道中应用。 (2)为了保证短波跳频系统的可实现性，本文针对OFDM有较高的PAPR这一基本问题，提出了一种改进方法，并进行了数值仿真，其结果表明，在OFDM中采用BPSK和QPSK映射时，改进的方法对于降低系统的PAPR具有很好的性能。 最后对全文进行了总结和展望。指出了如果能在短波频段全频段跳频，则可以提高跳频速率，进而提高短波跳频系统的信息传输速率和抗干扰能力；同时在OFDM调制时可以采用M-QAM映射方式，提高短波跳频系统的信息传输速率。
左童林[9]2009年在《短波高速跳频通信系统的ALE技术的研究与实现》文中研究指明短波高速跳频技术,提高了短波通信设备的抗干扰和抗衰落能力以及通信的隐蔽性,与传统短波通信相比有很多明显的优点。短波自动链路建立技术,极大的提高了短波通信的链路质量,近几年提出的第叁代短波自动链路建立技术更是代表了自动链路建立技术的研究方向。本文在研究了短波高速跳频通信技术与第叁代短波自动链路建立技术的基础上,主要对短波高速跳频通信技术和短波自动链路建立技术的结合进行了研究,以及他们的软件设计与实现,全文共分为七章。第一章简要介绍了跳频通信的原理和短波信道及自动链路建立技术的特点,并对本文要研究的重点做了简要描述。第二章在总体介绍了第叁代短波通信网的基础上,详细说明了第叁代自动链路建立技术中的关键技术与协议。第叁章在研究了美军标第叁带短波自动链路建立协议的基础上,结合短波高速跳频通信系统的特点,提出了一种适用于短波高速跳频通信系统下的ALE呼叫方法,并对此方法做了计算机仿真。第四章详细介绍了短波高速跳频通信系统中跳频控制器的硬件平台组成和功能划分方案,提出了在此硬件平台上的DSP用户代码动态加载方案,为后面第五章和第六章的的软件设计和实现给出了硬件背景。第五章介绍了在双DSP硬件平台上的高速跳频通信控制器上通信软件,接口软件和自动链路建立软件设计与实现。第六章主要介绍了短波高速跳频控制器DSP软件的测试过程,对测试方法及遇到的问题进行了描述并给出了解决的方法。测试结果验证了软件运行的正确性。第七章为本文的结论。
沈庆蔚[10]2004年在《差分跳频数字接收机硬件实现与解跳算法的研究》文中研究说明差分跳频通信，又称相关跳频通信，是近几年发展起来的新型通信技术。与传统跳频技术相比，差分跳频通信系统具有跳速高,传输带宽宽，硬件构成简单等特点，并在抗干扰、抗衰落能力上显示了突出的优势。软件无线电是伴随着高速模数转换器件和数字信号处理器的飞速发展而逐步成熟起来的通信体系，对传统的通信结构提出了挑战，正在渗透到各种通信系统的设计之中。目前，基于软件无线电技术的短波差分跳频电台正是军事通信研究的热点，本文将就基于软件无线电技术的差分跳频通信接收机的实现进行深入的研究，重点对系统的硬件设计和解跳算法进行了论述。本文以差分跳频通信系统的实现为目的。根据软件无线电的理论，首先设计了完整的差分跳频通信接收机框图，分析了射频－中频模拟信道，中频处理模块、数字信号处理主板的硬件设计。文中对采用高速 ADC 器件 AD6644 的中频处理模块进行了详细的研究，该 ADC 采样率可达 65MHz，精度为 14bit，并提出基于 FFT的频域分析和基于直方图的统计分析两种方法对中频处理模块的性能进行了论证，以保证满足系统的设计需要。本文还设计了基于 TMS320C6201 的高速数字信号处理主板。板上资源包括 SBSRAM、SDRAM、FLASH、双口 RAM 等器件，该主板可通过扩展槽与中频处理模块相连，并可实现双处理器并行工作。文中还详细分析了 DSP 中重要寄存器的设置方法。经过最终的调试，该主板不仅能满足现有接收机的需要，还为将来的功能升级提供了硬件空间。结合 DSP 主板的设计，本文设计了基于 DSP 的软件解跳算法的程序流程，提出了一种新型的跳对齐方法，对 FFT 进行了优化，并设计了解跳频图案的方法。最后，以设计的中频采样子板和 DSP 主板为硬件平台，实现了对中频跳频序列的解跳运算，并达到了设计的要求。本课题得到了天津市自然科学基金项目的资助，项目编号：023800111
参考文献：
[1]. 多载波短波差分跳频通信技术的研究[D]. 熊俊俏. 武汉大学. 2013
[2]. 短波跳频信号解跳技术的研究[J]. 丁立军, 刘乃安, 李艳斌. 无线电通信技术. 2001
[3]. 跳频盲接收系统中信号拼接技术的研究[D]. 张健. 电子科技大学. 2018
[4]. 短波跳频信号解跳技术的研究[D]. 丁立军. 西安电子科技大学. 2001
[5]. 基于时频分析的跳频信号检测与特征提取[D]. 栾海妍. 解放军信息工程大学. 2007
[6]. 高速短波相关跳频通信系统研究[D]. 张晓宇. 华中科技大学. 2005
[7]. 基于软件无线电短波跳频通信系统设计与实现[D]. 魏葵. 南昌大学. 2015
[8]. 在短波跳频通信中OFDM与Turbo码技术的研究[D]. 蒋光明. 武汉大学. 2004
[9]. 短波高速跳频通信系统的ALE技术的研究与实现[D]. 左童林. 电子科技大学. 2009
[10]. 差分跳频数字接收机硬件实现与解跳算法的研究[D]. 沈庆蔚. 天津大学. 2004
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