81页【毕业设计】差分跳频通信技术.doc文档

短波通信具有设备简单成本低廉使用简单通信距离远机动性强等固有特点，以及其般采用的传输媒介电离层具有不易被摧毁的特性，使得短波通信具备了抗毁性强的重要特点，因而成为军事通信领域必不可少的重要组成部分。

但是短波通信的弱点也很突出。

短波信道是个典型的变参信道，信道特性年四季都在改变而且随地理位置变化也很明显，其存在严重的频率选择性多径衰落。

上述特点使得短波通信的可靠性直不理想，影响了短波通信系统的性能。

近十几年来，随着各项新技术，特别是自适应选频技术和调制均衡信道编码等技术的应用，短波通信系统的性能获得了很大的提高。

国外近年来推出的短波差分跳频通信系统，相关跳频增强型扩谱电台，简称电台为实现高速可靠的短波传输提供了新的解决方法，。

本文通过分析差分跳频通信系统的原理，特别是同步多用户系统的多址干扰的作用机理，在此基础上给出了多用户的函数设计，并为组网的实际需要提供了种新的多址方式。

并从仿真理论以及实际应用给出分析。

本章着重阐述了差分跳频通信技术及其现有研究成果。

在本章最后列举出本论文的研究内容研究意义以及主要贡献，介绍了全论文的框架结构。

差分跳频通信技术及其发展现状差分跳频技术概述差分跳频是近年来出现的种全新的跳频体制，它是利用前后频率的相关性来携带信息，以高跳速来提高数据率的技术，它集跳频图案信息调制与解调等功能于体，构成与传统跳频技术完全不同的技术体制。

电子科技大学学士学位论文差分跳频系统是新代的短波高速跳频系统，由于跳速高，跳频图案随机变化，使其具有很强的抗跟踪能力。

因为差分跳频信号的驻留时间比较短，可以克服短波信道严重的多径衰落的影响。

系统在跳频图案中具有相关性，这种相关性不仅携带了传输信息，而且在频域引入了定的冗余度，因此，差分跳频系统的接收机具有定的纠错能力，不仅有利于对抗短波信道严重的噪声和干扰，也提高了对抗敌方恶意干扰的能力。

差分跳频信号是系列的单频脉冲信号，可以用直接数字频率合成器产生，跳频图案则是由频率转移函数根据要传输的数据实时产生。

频率转移函数可以在中由软件完成，差分跳频系统也是全面基于的通信系统。

在差分跳频系统接收机中，信号经过下变频后再由采样器转换为数字信号。

采样后的数字信号送到中进行处理。

通过快速傅立叶变换，可以对整个工作频段范围的信号进行频谱分析，并利用跳频图案的相关性进行信号检测。

这过程将载波解跳信号解调和纠错同时完成。

自年月美国公司成功研制电台起，电台全新的设计思想差分跳频以及其实现的多项先进技术如异步跳频宽带接收等在国内受到了广泛关注，电台从高速跳频出发，跳速高达跳秒，采用差分跳频新体制使短波数据传速率可达。

采用全新设计思想的电台不仅改变了短波电台由于信道带宽窄空中信道时变多径特性而导致的低速率数据传输的局面，而且极大地提高了抗跟踪干扰的能力，代表了新代短波通信技术。

总之，差分跳频系统硬件结构简单，易于采用最新的数字化的软件无线电的架构，传输速率高，抗跟踪能力高，抗衰落性能好，具有常规跳频系统无法比拟的优势。

差分跳频发展现状军事通信系统采用的信号必须能做到抗干扰，同时还具有对非目标用户低的检测概率，还要具有敌对用户低的截获概率，而且还要能在非授权用户存在的情况下也能正常通信。

现有的扩频通信系统包括常规跳频和直接序列扩频并不能同时具有上述的特性。

自从年，美国公司成功推出了种相关跳频增强型扩谱电台简称电台以来，技术第章引言已受到广泛关注，它从高速差分跳频新体制出发，较好地解决了提高数据输率和抗跟踪干扰等问题，同时有可以和直接序列扩频体制相比拟的和特性。

等在年的两篇会议论文中介绍了系统的工作原理和差分跳频技术的主要特点。

潘武等对差分跳频通信系统在信道和瑞利衰落信道下的性能进行了分析，其中对逐符号检测方法有完整的理论分析，而对序列检测合并接收方法的理论分析做了较大简化，仅仅考虑了与正确路径汉明距离最小的路径，这种简化在信噪比较大时比较合理，而在信噪比较小时与实际的性能就有定差异了。

周运伟等在差分跳频信号的产生和差分跳频信号检测上提出消除异步干扰的方法。

刘忠英，姚富强等提出了几种频率转移函数的构造方法，并将频率转移函数的构造和算法结合起来进行差分跳频信号的检测，还对差分跳频技术的特点和性能进行综述。

梁富林，何遵文，甘良才等分别从不同的技术路线提出了差分跳频频率转移函数的构造方法。

等在年的军事会议上又提出了有关电台进展的部分信息，并提出了差分跳频技术组网通信的优势明显的观点，但没有给出详细的分析过程。

综上所述，国内外对差分跳频技术都十分关注，国内研究的现有成果主要集中频率转移函数上，但作为种新的电子科技大学学士学位论文，译文译文设计种时变频率转移函数多址接入的差分跳频系统伊朗谢里夫大学电子工程系扩频通信系统实验室，摘要随着对安全要求的提高和多址接入的要求，扩频通信应运而生。

差分跳频的提出作为种多址接入扩频通信系统，同时具有抗阻塞，低干扰率，兼顾高数据率。

正文在多用户差分跳频通信中，任发射端在第跳发送个窄带信号，信号频率与数据符号前跳发送的频点有关，如下式，其中用户的频率转移函数，决定了跳频方式。

该方程通常由网格图表示，用点表示频率，分支表示数据符号。

为了调制个数据符号，每个发送端从任意个频点出发，紧跟着按照自己的频率转移网格图由数据符号决定下个频点，依次类推。

文献中指出，当信源均匀分布，频率转移函数应该设计满足均匀性，这样发送的频率序列不会暴露任何信息，同时任意两条路径之间的自由距达到最大。

因此，每个频点的扇入系数，扇出系数应该相等。

本文中，频点数用表示，扇出系数用表示。

图中给出了个频率转移网格的例子，每跳传送。

图个频率转移函数例子，图中，个差分跳频多用户系统可以通过给不同用户分配不同频率转移函数实现。

同样，所有的频率转移函数也应该让接收端知道，以便接收端能同时跟随跳频路径，并根据自己的频率转移函数区分不同的信息。

只有授权的用户才知道频率转移函数，作为用户的密钥，因此它能安全的通过频率译码，估计最大似然路径，从而估计出发送端的信息。

因为每个用户的连续的频率序列按照相应的函数，以确定的方式相关，接收端可以补偿些其他用户干扰和信道噪声。

因此，系统的多址性能不通过时分复用也不会明显降低。

电子科技大学学士学位论文在本文中，我们简要阐述为什么这样的多用户差分跳频方式实际上不实用，也不安全。

然后，我们提出种简单的差分跳频多址方案，能可靠的传送信息。

同时，接收端需要更少的处理运算和存储空间。

当有个频点，个用户与特定接收端通信，需要设计个不同的函数，并让接收端保存。

这要求接收端有接近，比特的存储空间。

同时，按照文献频率转移函数应该被准确的设计。

除了这些标准，我们提出两条设计多用户差分跳频时应该遵守的要求首先，不同用户的频率转移函数的任意两条路径之间的自由距应该达到最大值。

这些性质使共同工作时误码率降低。

第二，个频率转移函数不能暴露其他频率函数的信息。

然而，并般性的方法产生满足上述要求的频率转移函数。

文献中提出了定数量的产生频率转移函数的方法。

然而，该方法产生的函数不会多于。

同时，这些方法也不能满足上面提到的两条标准。

通过变换可以由个函数派生出很多函数，因而，密钥可能很容易被其他用户发现。

所以，任意频率转移函数的产生和存储在时间，存储空间和运算量方面都要求很大的开销。

我们提出种方案，频率转移函数不变，且所有用户样，而频点变化，从接收方看来频率转移函数是时变的。

这里，每跳，个频点分成个小块，每个块随机分给个用户独占。

因此，发射端次就只需保存比特，作为密钥。

每个用户按相同的频率转移函数调制数据，占用不同的频率块如图。

图两个用户连续跳的网格图从安全性方面出发，频率块应该随机分配。

这样使频谱更均匀，抗阻塞性能也有提高。

同时，虽然般的差分跳频频率转移函数有些特定频率对，但并不是常常出现。

本文提出的多址系统，频率块均匀分配，因此前跳后频点出现是随机的，从而不会被敌方发现频率对。

首先，接收端知道频率分块，它能频率块内搜索信号最强的频点。

接着，接收端将频点恢复到相应的网格图，通过维特比算法译出数据。

仿真结果表明，与般的多用户差跳系统译文相比，本文提出的系统在高斯信道下的性能没有明显下降。

图中两种系统的仿真结果，用户数。

图般的多址系统和本文提出来的系统在个用户误比特率从图上可知，在误码率为时，该系统的，个用户性能比般多址系统有的下降。

但损失性能，提高了安全性。

同时，只需要设计个函数，设计更简单，节省了储存空间。

参考文献