论文研究-DS/FH混沌扩频通信系统研究与性能分析 .pdf

所需积分/C币:9 2019-08-17 10:31:15 488KB .PDF

DS/FH混沌扩频通信系统研究与性能分析,白瑞洁,付永庆,为了获得低信噪比下的低误码率通信性能,研究了一种DS/FH混和混沌扩频系统,采用混沌序列代替传统的伪随机扩频序列以获得低误码率�
山国武花论文在丝 卜面介绍基于队刎理论的排序方法,假设所需眺频图案的跳频码长度为,则步骤 如下:首先对产生的长度为的混沌模拟序列值按照从小到大的方式排列,得到一个有序 序列;依次确定初始模拟序列中的各个元素在有序序列中的位置编号,形成新的位置集合; 位置集合中的每一个数对应一个频率,便可得到垗频图案。由于数据在集合中的位置总是唯 确定的,因此所产生的跳频图案中不会有重复的频率。 为了提高保密性,本文设计了多张跳频图案,形成跳频图案集。发端每次发送信息时 从跳频图案集中选择一张使用。对于跳频图案集的设计,本文采用射和 映 射相结合,设计原理如下:假设跳频图案集中跳频图案的个数为,则首先由映射产 生长度为的混沌序列值,作为产生张跳频图案的 射的初始值,然后采用基 于队列理论的排序方法产生张跳频图案 由于混沌序列的随杋性会导致张跳频图案的初始埁变频率岀现相同的情况,为使跳 频图案集中的跳频图案变化规律更加丰富,本文对设计步骤稍加改进,首先由映射产 生长度为的混沌序列值,其中,,的大小要保证以这个初始值产生张跳频 图案中至少有张的初始跳变频率可不相同。设计中,每得到一张跳频图案便与之前所得 到的所有珧频图案进行比较,若初始频率均不相同,则采用,否则舍弃,直至得到张跳 频图案 零中频接收机的应用 接收机分为超外差接收机和零中频接收机,超外差接收机结构使用较为广泛,其核心思 想是通过与本振混频将射频信号转换为中频信号,在中频进行处理;而零中频接收机起步较 晩,它的本振频率与信号频率相同,直接将信号搬移到零频率。 两种接收机结构各有伉缺点。超外差接收机由于有多个变频级,直流漂移和本振泄露问 题不会影响接收机的性能;但是电路复杂、硬件实现成本高成本高,且存在镜频T扰,不易 于单片集成。相比而言,零中频接收机具冇体积小、成本低、无镜像干扰、不需要片外高 值带通滤波器从而可以很方便的集成在单芯片上的优点,并且零中频解调对 恒包络调 制方式很有效;但是岺中频接收机由于直接将信号搬移到岺频而存在直流澐移和木振泄露现 象,其中,本振泄露是造成直流漂移的主要原因,而直流漂移会淹没冇用信号,从而使误码 率升高,另外,低频段的闪烁噪声影响也不可忽略 本文权衡二者的利弊,主要从后续使件集成的难度及成本出发,选用集成度髙的零中频 接收机。至于直流漂移、本振泄露和闪烁噪声的影响,目前处于仿貞阶段可暂吋不考虑,后 续硬件实现时需采取一定的搢施。如采用交流耦合和自校正补偿电路来抑制直流漂移,采用 本振频率为射频频率一半的谐波混频器,使用本振信号的二次谐波与射频信号混频的方式来 降低木振泄露的影响 零中频接收机的基木结构如图所示: BPE 变频 LPF DSP 本振 图基本零中频接收机结构 跳频同步问题 前文已指出,跳频同步主要由相关检测实现,借助于护频信号前端发送的握手信号和导 频信号。收发两端具有相同的跳频图案集和导颎频率集,发端每次选择其中一张跳频图案和 个导频频率进行使用,并将此选择反映到握手信号中。木文中握手信号由个按固定顺序 排列的不同频率信号组成,每个频率信号持续时间为一个眺频周期,个信号各自有无的 组合与跳频图案和导频频率具有一对一的关系。其关系如下:假设个频率信号依次为 和,若发端采用第张跳频图案,则亦采用第个导频频率,对应的二进 山国武花论文在丝 制数为 则握手信号为: ≤ 对于收发两端跳频图案的握于问题,本文通过分析握于信号的频率,得到个频率信号 的组合方式,然后根据上述对应关系,恢复岀发端所采用的珧频图案和导频频率。由于握手 信号是频率跳变信号从而使其成为一和非平稳信号,分析时采用 )时频分析算法,该算法具有沿时间轴将某个频率上的 值累加可以得到该 频率点处的能量值的特性,则最大值所对应的频率即信号归一化频率。 收端分析出导频频率后,便由频夲合成器产生相应的导频信号,与接收信号进行相关, 根据相关信号相关峰的下降沿判断信号何时到来,此为由相关检测实现的跳频同步环节。 计算机仿真 实验主要仿真参数设置如下:基带信息传输速率为 则卷积编似后速率为 码速率为 码速率为 ,跳频频凇集的中心频率、带宽和最小跳频间隔 依次为 和 系统的理论扩频增益计算 扩频增益是衡量扩频系统信噪比改善程度的一个参数,定义为扩频后信号与扩频前 信号带宽之比。则可知处理増益、处理增益和 的总处理增益分别为: 扩频码设计 由设置参数可知,系统共使用个跳频频点,且每比特基带信息中含有个跳频信 号周期,每一比特卷积后信息中含有个跳频周期信号,每一个跳频周期中对应的直扩序列 长度为。则频频率集{…}和直扩序列集 中频点数和序列个数均 为,分别如图和图所示,其中,对应 。图中为了便于显示, 取每一个垗频周期中对应的直扩序列长度为 108.5 图烑频频率集 图直扩序列集 假设跳频码为{ },则与之对应的跳频频率组合方式为 直扩序列组合方式为 山国武花论文在丝 得到的跳频图案和与之对应的直扩序列排 序方式如图所示: 跳频图案 相应的亘扩序列 图趺频图案与直扩序列的对应关系示例图 相关检测的功能验证 图为所得相关峰信号下降沿处细节图,可见有一个山高电平到低电平的过渡过稈,本 文取相关值下降到相关峰最大值一半的时刻作为判定下降沿来临的时刻。 2.9829852992953300530130153023025303 K相关信号下降沿处细节图 加性高斯白噪声下的误码率分析 图实际 混合扩频系统误码率曲线 图为本文提出的 混合扩频系统的实际误码率曲线,可见信噪比为时系 统可达到数量级的误码率,具有较强的抗白噪声干扰能力。 理论上,差分相十 系统在信噪比为时可达到数量缴的误码率,得到此 结论的前提是系统具有理想的同步,本文直扩同步是随着跳频同步一起实现的,因此同步问 题即跳频同步问题。而实际中很难实现理想的同步,图所示的实际误码率性能便是在相关 检测获得的非理想跳频同步前提下得到的。为了与理论差分相干 系统的误码率性能进 行对比以计算木系统的实际扩频増益,此处假设相关检测环节可以获得理想的跳频同步,即 山国武花论文在丝 咯去信号检测环节,在跳频完全同步的前提下进行系统性能仿頁,得到图所示的 混合扩频系统与差分相干系统的理论误码率性能对比图 —FHDs泪合疒频系 图理论系统误码率性能对比图 可见,理想同步的情況下,信噪比为 时 扩频系统可达到数量级的误码 率,与差分相干 系统相比有的信噪比改善,考虑到系统通常会有几的内部 信噪比损耗(各缴滤波器损耗、混颎器损耗等),此改善程度凵经很接近节给出的论 扩频增益 换言之,所设计的 扩频系统基本上实现了预期性能。 尢检圳有卷琪 检测无卷 合…无拉则无尝 a 图误码率性能对比图 图为系统在有无相关检测和有无卷积编译码匹种情况下的误码率性能对比图,有无相 关检测分別对应系统具有非理想和理想冋步性能。可见,在低信噪比情况下,用于跳频同步 的相关检测环节带来了的信噪比损耗,这是由于噪声叠加在信号中,会对相关峰产生 影响,尤其在噪声功率强」信号功率时;而卷积编译码会改善系统的误码率性能,带来一定 程度的信噪比增益,且随着信噪比的增加,改善程度呈増加的趋势,可见卷积编译码对本文 所提出的 扩频系统具有不可或缺的作用。 另外,对比了系统在 调制下的性能,很明显的发现, 调制时收端 的码元时会出现与发端反向的情况,进一步验证了本文所采用 的有效性。 结论 本文建立了个基于 调制的 扩频通信系统,研究了其误码率性能。计算 机仿貞结果衣明,采用的埋论扩频处理增益可实现的信噪比改善,且在采用相 关检测以获得跳频同步前提下,系统可以实现在信噪比为时达到数量级的误码率 性能。相比于以往的系统,相关接收实现了对扩频信号的检测与跳频和直扩同步, 调 制避免了“倒π”现象,零中频接收机的应用可以提高系统的硬件集成度。后续工作将致力 于研究信道的群时延和多普勒性能对系统的影响,以进一步提高系统的实用性。 参考文献 山国武花论文在丝 曾璐,谢晓尧基于 扩频通信系统误码率的研究通信技术, 赵玉柱 混合扩频信号参数估计方法硏究西安:西安电子科技大学, 韦惠民扩频通信技术及应用陕丙:西安电子科技大学出版社, 常啸鸣,张晓杯,刘云阁等旵跳速 混合扩频技术研究载人航天 李文化,王智顺,何振业用于跳频多址通信的混沌跳频码通信学报, 李俊刚宽间婀混沌跳频序列的构造其在迫信系统中的应用南京:南京邮电大学, 和丽芳混沌垗频序列的产生及其在垗频通信系统中的应用昆明:昆明理工大学 袁磊 混合扩频通信系统及其抗干扰措施的建模仿頁成都:电子科技大学, 王立超短波电台零中频接收机设讣与实现成都:电子科技大学, 徐礼晢消除零中频接收机直流偏移的分析和研究通信学报,, 孙丽华,陈荣伶信息论与纠错编码北京:电子工业出版社, 陈宏滨,冯久超一种混沌跳频码的产生方法及其在通信中的应用吉林人学学报工学版 朱朝辉时频分析技术在跳频信号参数盲佔计中的硏究应用成都:西南交通人学

...展开详情
试读 7P 论文研究-DS/FH混沌扩频通信系统研究与性能分析 .pdf
img

关注 私信 TA的资源

上传资源赚积分,得勋章
    最新推荐
    论文研究-DS/FH混沌扩频通信系统研究与性能分析 .pdf 9积分/C币 立即下载
    1/7
    论文研究-DS/FH混沌扩频通信系统研究与性能分析 .pdf第1页
    论文研究-DS/FH混沌扩频通信系统研究与性能分析 .pdf第2页
    论文研究-DS/FH混沌扩频通信系统研究与性能分析 .pdf第3页

    试读已结束,剩余4页未读...

    9积分/C币 立即下载 >