扩频通信系统抗干扰分析毕业论文

扩频通信系统抗干扰分析毕业论文内容摘要：

使调频通信系统发射出来的载波按照具有一定的跳变序列发生变化。 通信 过程中，必须要求发射方和接收方受伪随机码控制的、用来改变载波频率的本地振荡载波必须严格同步，这是调频通信的关键所在。 跳频扩频通信系统的跳变方案有很多种，并且会经常更改跳变方案，例如可以通过微型计算机进行控制，改变计算机的程序，从而达到可以改变调频规律的目的，所以识破它是一件非常困难的事，犹如大海捞针。 对通信的安全性进行比较的话，调频短波通信的可靠性绝对高于卫星通信。 最主要的原因就是：提供卫星服务的机构对其所属的国家承担有战略责任，它的通信过程受到了国家政府的控制和监管，但是跳频短波通信则是完全自主的，具有 可信赖性。 因此，在涉及国家安全和社会保障的场合下，跳频短波通信是最可靠地。 目前使用最多的就是普通式的数字跳频，但是数字跳频具有频谱不够隐蔽、容易被识破、翻译、跟踪等缺点。 近几年出现的最新跳频模式就是智能边带跳频模式，它包括边带跳频和智能跳频两部分，边带跳频是在数字跳频的基础上发展起来的，他将调频码隐藏在边带话音中，被隐藏的信号相当于边带噪声，并且他比一般的数字跳频更难识别、破译和跟踪。 智能跳频则具有很强的频带适应技术，它能够在 256KHz 跳频频带内自动的识别和弃用阻塞信道，可以净化通信的背景。 GSM 系统 中的跳频分为了基带跳频（ BBH）和视频跳频（ SFH）两种形式。 射频跳频与基带跳频相比，具有更强的抗干扰能力，他将语音信号固定在发射机上进行发送，但是发射的信号的频率是根据跳频序列不断变化的，目前 GSM 使用最多就是射频跳频。 跳频扩频通信系统的功能和特性 快速和慢速跳频 跳频通信分为快速跳频和慢速跳频两种方式，当跳频频率高于信元码率时称为快速跳频；当跳频频率低于信元码率时，则称为慢速跳频。 快速跳频的抗干扰能力较慢速抗干扰能力强，基本上不能够被破译，但是快速跳频系统的成本很高，所 以一般只用于军事方面的通信领域。 跳频作为最常用的一种扩频方式，他的工作原理是指收发双方在传输信号时根据预定好的规律进行离散变化的通信方式，换句话说，在通信中使用的载波频率受到伪随机码的控制而进行随机的跳变。 根据通信技术的实现方式可以看出，“跳频”是一种用码序列通过监控进行多频频移通信，也是一种码控载频跳变的通信系统。 从时域方面分析，四川师范大学成都学院本科毕业设计 12 跳频信号属于频移监控信号，它具有不同的频率；从频域方面分析，跳频信号的频谱是在一段很宽的品带上进行的不等间隔的随机跳变。 比较而言，调频通信比定频通信更加隐蔽、更难被捕获，因为 只要对方不知道跳变规律就跟踪不到信号，也就不能对通信进行破译和截获。 此外，调频通信的抗干扰能力也更强，就算发送的信号的部分分频点被干扰，但是信息的其他部分还是可以继续传送。 常规和自适应跳频 目前的调频通信主要包括常规跳频和自适应跳频。 常规跳频是指通信双方在事先约定好的跳频图纸规律下进行同步跳频传输和接收，而自适应跳频则是在常规跳频的基础上的改进和提升，自适应跳频增加了频率自适应控制和功率自适应控制两个方面。 跳频通信系统和一般的数字通信系统一样，都能够实现下拨同步、位同步、帧同步，但是跳 频通信系统不同的就是它能够让载波的频率随着伪随机序列的变化而变化，因此，为了保障通信质量，要求发送端和接收端必须在同一时间跳变到同一频率。 在此，调频通信对同步有同步速度快和同步能力强两个基本的要求。 如今跳频系统同步都有很多较精准的同步方法，例如精确时钟法、自回归谱法、 FFT 捕获自同步法等，实际在应用中都是采用的混合同步法进行同步的。 而自适应跳频系统的同步还包括收发双方频率集更新的同步，以此来确保双方在环频点替代时能够同步，若通信过程中双方频率表不一致，则会导致通信的失败。 跳频通信系统中最关键的部分就是频合 器，并且锁相环（ PLL）是目前使用最广泛的频合器，但是若要进一步改善此技术确实非常的困难，因为该技术的频率转换的速度已经接近了极限，并且它的分辨率很低。 为了使频率分辨率高、输出高频率和稳定的信号、频率转化的时间快、抗干扰能力强，现在的频合器采用了具有全数字技术的直接式数字频合器（ DDS）。 因为跳频传输是利用伪随机码序列进行控制的，传输的信息都是间断的，所以即使传输的信道具有良好的条件也有可能出现传输错误，为了检查出这些错误，确保信息的正确性，我们就必须进行差错控制。 差错控制的方法主要分为： ●自动请求重发纠 错（ ARQ）：此技术的优点就是能够对随机错误和突发错误进行很好地处理，但是它需要反馈电路，所以电路可能比较复杂，若信息发送不成功，则它会不断地重发知道发送成功。 ●前向纠错（ FEC）技术：此技术与 ARQ 相比，则不需要反馈电路，但是若想用此技术实现纠错功能，则需要大量的信号冗余度来实现，但是这样就降低了信道的效率，所以此技术的纠错能力较差，他一般都和交织技术相结合使用。 跳频通信网 四川师范大学成都学院本科毕业设计 13 跳频电台在进行实际的通信中都是通过组成调频通信网实现的，实现任何两个通信终端之间的点对点通信是跳频通信网的任务。 调频通信网不但要克服系统所引起的热噪声（如码间干扰和电磁干扰），还要消除由组网引起的阻塞干扰和领道干扰等。 常采用的跳频多址通信网与常用的 DS/CDMA 系统相比，跳频多址通信网的最大用户数较小，这也是跳频多址通信网的一个缺点，但是比较而言，跳频多址通信网有以下优点： ★ 抗干扰能力强 ★ 低截获概率 ★ 低检测概率 ★ 对频率选择性衰落有很好的抑制作用 同步通信网和异步通信网是跳频通信网的两种形式，而且调频通信网的组网方式也是多种多样的，组网比较灵和。 自适应跳频通信系统会除去那些条件比较恶劣的信道，为了保证更新后的 调频序列之间是正交的，需要设计一个良好的频点更新算法，所以这样可以克服频率更新后出现在同频道的干扰，如果更新后的跳频序列之间不是正交的，则信息在通信节点之间就会出现频率碰撞，甚至可能导致通信不能正常传输。 而在实际的应用中，一般都是将上述两种组网方式联合起来进行的。 调制解调方法 在调频系统中调制解调也是必不可少的，一般采用 FSK、 QPSK、 DPSK 等进行调制。 自适应跳频系统是建立在常规跳频系统的基础上的，它能够去除干扰，并自动地选择较优良的信道集进行跳频通信，让通信能够通畅进行，保持良 好的状态。 所以跳频通信系统需要一个反向道来传输功率控制信息和频率控制信息，它即实现了常规通信系统的功能，又实现了自适应的控制功能。 跳频通信系统中还包含有可靠的信道质量评估算法，当收发双方检测到干扰频点后会将其自动删除，为了维持频率表的固定大小，系统将会选择更好的频点进行替换，并且这种检测和替换频点的动作是实时的。 只有当跳频图案具有良好的长期性和伪随机性，以及各频率出现次数在长时间内表现出均匀性时，调频信号的隐蔽性和抗破译能力才会更强。 为了保证系统的性能，需要在频率表更新后任然要求跳频图案具有均匀性，因此每次 更新后都应该用质量好的频点代替被干扰的频点，同时保证收发两端的频率表相一致。 并且只有通过一种闭环控制的反馈信息将接收端的更新信息返回通知给发送端，才能确保发送端和接收端的频率表能够同步更新，而这个反馈过程需要信息交换协议来保证频率表的可靠性。 频点去除的速度是衡量协议有效性的另外一个重要指标，当干扰频点去除的速度越快，通信的质量就越好。 自适应功率控制也需要信道质量评估，所谓的功率控制就是指为了提高调频信号的隐蔽性和抗截获能四川师范大学成都学院本科毕业设计 14 力而很好地控制有限的发送功率，让每个信道都能够以最小的发射机功率实现正常通信。 功率控制 算法有以下两种原则： ☆比特误码率最小原则：此原则要求各个调频信道选择适当的功率让接收方收到的数据比特误码率达到预定的误码门限。 ☆等信干比原则：此原则是为了让各个跳频信道上的信干比相同，即调整各个调频信道的平均功率。 跳时扩频通信系统 跳时扩频通信系统的概述 跳时扩频通信是扩频通信的方式之一， 与跳频相似，是使发射信号在时间轴上跳变。 首先把时间轴分成许多时片。 在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。 可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。 跳时 扩频通信系统的原理 因为调频通信系统采用的是比信号窄得很多的时段片去发送信号，所以信号的频谱相对来说也就展宽了。 发送信号时，先将信号数据存储起来，再用扩频码发生器产生的扩频序列控制电路中的通 断开关，需要传输的信号经过二相或者四相的调制后在进行发射。 在接收端的通 断开关则是由射频接收机输出的中频信号和本地产生的与发送端同频的扩频序列一起决定的，信号接收到后再经过二相或者四相解调器，并传入数据存储器，最后再输出。 一般情况下信号都能够正确的传输和恢复。 跳时系统的处理增益等于一帧中所分得的时片数，跳时系统也可以 看成是一种时分系统，但是它与时分系统又有所不同，因为它的时片不是在一帧中固定分配的，而是受扩频码序列控制。 跳时扩频通信系统的应用 由于跳时通信的抗干扰能力不强，所以很少单独使用，他一般都与其他的通信方式结合使用，组成各种混合式通信系统。 传播频率的比较 每种无线传播的方式有着不同的特性，他们决定了这些方式传播数据的能力。 跳频扩频： FHSS 具有较强的抗干扰能力，它利用发射端和接收端都知道的伪随机码在不同频率信道上的快速跳变来发射无线电信号，当信号在某一个信道中传输受阻时，此信号将会 迅速的跳往下一个频道重新发送。 直接序列扩频：在发送端，信号在发射前先加上扩频码，将信号由低频搬移到高四川师范大学成都学院本科毕业设计 15 频后在发送。 在接收端，照样先与解扩码相乘，将信号从高频搬移到低频，在这个过程中能够将接收到的干扰信号和噪声滤除，直接提取到有用信号。 正交频分复用：在所有的子载波频率上使用广播的形式发射信号，则每个带宽很窄的子载波可以承载高速数据信号。 OFDM 具有较高的复杂度和较多的抗干扰方式，所以他比较适用于严酷的信道条件。 3 各类扩频通信系统的抗干扰性能分析 虽然扩频通信的种类有很多种，但是就系。