结合伪随机特征码的多序列跳频通信方法

针对多序列跳频(multi-sequence frequency hopping, MSFH)通信系统在对偶信道存在干扰信号的情况下易引发误码的问题,提出了结合伪随机特征码的MSFH(pseudo-random feature coding MSFH, PRFC-MSFH)通信方法。在信道频率间隔内调制伪随机特征码作为信号来源的特征信息,减少对偶信道受干扰的影响,达到抗干扰目的。建立了PRFC-MSFH发射接收通信模型,根据模型推导了PRFC-MSFH在不同干扰下的误码性能。仿真结果表明, PRFC-MSFH在跟踪干扰条件下较常规跳频约有3~5 dB性能增益,在最坏多音干扰条件下较MSFH有约6~7 dB性能增益,具有较强的综合抗干扰能力。     

短波差分跳频系统序列译码的性能分析

基于短波差分跳频系统,提出了一种适于该系统的序列译码方法,并设计了适合序列译码的G函数。在加性白高斯噪声（additive white Gaussion noise, AWGN）信道和频率非选择性瑞利慢衰落信道条件下,对其比特误码率P_b性能进行了理论分析与数值仿真。仿真结果表明差分跳频的频率之间的相关性使其系统获得了一定的误跳纠正能力;如对于可用频率数为4、每跳传输1 bit的差分跳频系统,在AWGN信道条件下,当信噪比约为10 dB时,序列译码的P_b可达到10^-4,相对于逐符号译码的性能改善为2.5 dB;在瑞利信道条件下,当信噪比约为18 dB时,序列译码的P_b可达到10^-3,相对于逐符号译码的性能改善为15 dB,相对于逐符号译码,在短波差分系统中使用序列译码方法的效果更优。     

喷泉码差分跳频系统在AWGN中抗部分频带干扰性能研究

为了改善差分跳频 (differential frenquency hopping, DFH)系统抗部分频带干扰性能, 提出一种将喷泉码(Fountain code, FC)应用于DFH的喷泉码差分跳频(Fountain code differential frenquency hopping, Fountain DFH)级联编码系统; 在加性高斯白噪声信道(additive white Gaussian channel, AWGN)下研究其抗部分频带干扰性能的改善;对Fountian DFH抗干扰性能在有精确干扰状态信息(jammer state information, JSI)和无精确干扰状态两种情况下进行了理论分析和数值仿真。仿真总频点数M为32, 结果表明:当存在精确JSI信息时, 干扰频点n为32点干扰,误码率为10-4情况下, Fountian DFH系统相对普通DFH系统信干比有2~2.5 dB的性能改善;在干扰频点数n为1时有10~12 dB的改进。当无JSI信息时, 提出一种跳频训练序列的JSI估计译码算法, 使Fountian DFH系统较准确获取JSI信息,具有较强抗干扰能力。     

宽带跳频通信系统频域均衡算法

针对差分跳频通信系统跳频带宽宽、瞬时带宽窄的信号特点,提出了一种差分跳频均衡算法--基于最小均方算法的多跳联合频域均衡算法。分析了最小均方误差准则频域均衡与单符号最小均方频域均衡对宽带差分跳频通信系统的不适用性,从而提出适用于差分跳频通信系统的多跳联合最小均方频域均衡算法,给出了算法详细的设计过程和结构。对算法性能在频率选择性衰落信道条件下进行仿真评估,结果表明本算法对差分跳频通信系统的信道均衡性能具有显著的作用,能提高差分跳频系统的解调误码性能。     

跳频通信系统的Simulink仿真实现

在介绍跳频通信系统的原理和数学模型的基础上,利用Matlab/Simulink建立了跳频通信系统的仿真模型.设计实现了跳频序列发生器、频率合成器、跳频同步器和非相干解调器等跳频系统的核心部分.仿真结果证明了模型的正确性.通过仿真得到的误码率曲线,可以分析评估各种条件下跳频系统的抗干扰、抗多径衰落和多址组网等性能.     

基于BSS的跳频通信抗部分频带噪声阻塞干扰方法

根据跳频信号与部分频带噪声阻塞干扰信号的近似统计独立性,提出一种基于盲源分离的跳频通信对抗部分频带噪声阻塞干扰方法。所提方法利用分离信号的二阶或高阶统计量构建目标函数引导分离矩阵迭代,实现跳频信号与部分频带噪声阻塞干扰信号的有效分离,从而提高跳频通信的抗干扰能力。仿真结果表明,所提方法可明显改善跳频通信在部分频带噪声阻塞干扰下的误码率性能,而且分离算法的处理时延很小,有望满足跳频通信的实际需求。     

多频带OFDM超宽带系统同步及信道估计算法

针对标准多频带正交频分复用超宽带系统,基于前导训练序列研究其同步及信道估计算法。相关检测用取中点来减小粗定时误差范围。细定时利用系统零保护间隔的特点找相邻窗口最小能量比,对频偏不敏感且抗多径干扰。对定时位置进行修正,避免了信息数据的丢失及符号间串扰。采用基带数字域跳频解跳的机制,使载波频偏的影响归结为与单频带系统一致,简化了同步算法。仿真表明,在较恶劣的信道条件下,残余定时误差仍很小,并由信道估计及均衡有效的吸收,频率同步及系统差错性能良好。     

无线传感器网络的混合抗干扰攻击方法

为对抗无线传感器网络中存在的强针对性的智能型干扰攻击,基于多种扩频技术提出了一种混合跳频扩频、非协调直接序列扩频以及非协调跳频扩频的抗干扰攻击方法。为解决传统扩频技术需要提前共享密钥的限制,在网络初始化阶段使用非协调跳频扩频进行网络通信;为避免持续使用非协调扩频跳频带来的高能量消耗问题,发送节点与接收节点在非协调扩频跳频模式下生成跳频序列,即可进行传统跳频扩频;通过非协调直接序列扩频技术进一步增强对抗干扰攻击的性能;使用OPNET并基于多种干扰攻击模型进行网络仿真,评估所提出的混合抗干扰攻击方法的性能。仿真结果表明,在环境恶劣情况下,并受到强针对性的智能型干扰攻击时,网络仍能保持较低的丢包率,故所提出的混合抗干扰攻击方法能有效地抵抗无线传感器网络中的干扰攻击。     

一种编码连续相位调制的跳频系统设计及其性能仿真分析

针对编码CPM信号在跳频通信中的应用,提出了一种跳间RS编码、跳内SCCPM的跳频系统设计.接收端CPM信号采用PSP进行载波相位同步,实现了跳频系统中的SCCPM信号的相干序列迭代检测,获得了类似Turbo码迭代译码的性能.计算机仿真表明,该跳频系统在低信噪比下具优越的性能,具有很强的对抗部分频带干扰的能力,而且可以通过灵活的改变RS码的信息位长度,实现抗干扰能力和传输效率的折中.     

基于隐马尔可夫模型的动态跳频信道接入算法

针对认知无线电信道接入中存在主用户和次级用户相互干扰、吞吐量下降的问题,提出基于隐马尔可夫模型的动态跳频信道接入算法。由于长时段的数据传输造成次级用户无法及时切换信道,将数据传输时段分为多个跳频时段,构建隐马尔可夫模型预测可用信道,建立跳频信道集合,设计动态跳频序列,使信道接入的效率更高。理论分析与仿真结果表明,该算法能够有效降低各级用户之间干扰概率并显著改善系统吞吐量,增加系统可靠性和信道利用率。     

基于数字对消的跟踪干扰抑制方法

抗跟踪干扰已逐渐成为跳频通信中的研究热点和难点。针对跳频通信抗跟踪干扰难以实现的问题,采用数字对消方法实现跟踪干扰抑制。首先,基于跟踪干扰信号特点及战术背景,提出跟踪干扰信号估计方法,完成数字对消中参考信号的提取;然后,将干扰信号与混合信号进行对消完成干扰抑制;最后,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)开发板,搭建了半实物仿真实验平台。实验结果表明,所提方法能够有效抑制跟踪干扰。对于不同的干扰频点,信干比(signal to interference ratio, SIR)提升不同,干扰抑制效果受干扰信号强度的影响。当干扰信号方差σ_w²在0.75~1.5时, SIR提升的平均值能达到10 dB,当σ_w²=0.25或2时,则小于8 dB。     

一种采用混合抗干扰方法的路由恢复机制

针对工业无线传感器网络中的干扰攻击问题,得出一种基于WirelessHART图路由的被干扰攻击节点路由恢复机制。通过干扰攻击检测方法获取被干扰攻击节点与干扰攻击区域,利用非协调跳频扩频技术生成被干扰攻击节点与周围节点的跳频序列,从而进行传统跳频扩频,对被干扰攻击节点进行再检测,结合路由代价与WirelessHART图路由算法将被干扰攻击节点恢复到网络中。仿真结果表明路由恢复机制能够帮助被干扰攻击节点消除干扰攻击影响,并在保证吞吐量的情况下成功加入到网络中。     

跳频电台互调干扰估计的蒙特卡罗方法研究

在战场条件下,密集的用频装备之间所产生的互调干扰会造成信号严重失真,影响指挥通信控制系统（C3）的正常运转。针对电子战仿真环境中工作在VHF频段战场跳频电台之间的互调干扰问题,分析了互调干扰发生的时间、频率和功率条件,以及跳频电台随机位置和阴影效应的影响。研究了决定互调干扰概率的3个条件概率：两个及以上活跃信道的概率、活跃信道中信号频率满足互调干扰频率条件的概率和信号功率满足互调干扰功率条件的概率。在此基础上提出了基于蒙特卡罗方法的战场环境下跳频电台的互调干扰概率估计算法,并分别针对2路、3路信号的3阶互调干扰的仿真结果进行了仿真验证。仿真结果表明,提出的战场环境下跳频电台互调干扰概率估计方法,可以有效地对互调干扰概率进行估计,估计结果对于战场环境的电子战仿真以及战场的作战指挥具有一定的指导和借鉴意义。     

跳频抗干扰通信系统中LDPC码的编码优化设计

为进一步提升低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)编码跳频通信系统抗干扰能力, 提出一种对抗部分频带干扰样式的LDPC编码构造方法。首先针对不同干扰因子参数优化了LDPC码字在干扰环境下的度分布序列, 然后通过基于渐进边增长和近似环外信息算法构造基矩阵, 最后采用改进部分分割移位系数矩阵扩展得到校验矩阵, 并结合不等差错保护特性应用到信息位的干扰保护上。该构造方法兼顾优化的度分布和准循环结构。仿真结果表明, 所构造的码字性能良好, 相同条件下, 抗干扰性能优于现行主流类型码字的抗干扰性能。     

MC-CDMA系统部分频带干扰抑制性能研究

对MC-CDMA系统和部分频带干扰进行了建模,推导给出了常规MC-CDMA系统以及频域随机交织和卷积编码情况下的等增益软、硬判决合并的理论误码率表达式,计算机仿真发现,（1）集中功率进行有效干扰可以获得最好的干扰效果,（2）由于采用了频域扩频,MC-CDMA系统的部分频带干扰抑制性能要远好于OFDM系统,（3）在频域随机交织情况下,软判决合并的性能并不总是好于硬判决合并,并且采用自由距离较大的卷积编码也可以获得很好的干扰抑制效果.     

Cochannel interference cancelation for multiple access systems

Many properties of frequency-hopped spread-spectrum multiple access (FH/SSMA), such as, robustness against frequency selective fading and jamming make it a preferred multiple access communication scheme. But cochannel interference (CCI) can seriously harm the system's performance. On the basis of the analysis of the CCI pattern of frequency hopped multiple access signal, a new multiuser detection algorithm for canceling the CCI in frequency hopped multiple access systems is proposed. In the proposed scheme, the CCI is canceled by first detecting the frequency hopping slot, and then classifying and regenerating the candidates of the interference pattern from the time-frequency matrix. Both the theoretical analysis and computer simulation results show that compared to the conventional detector and Mabuchi's detector, this new multiuser detector has lower complexity, better convergence stability, and is suitable for both additive white Gaussian noise (AWGN) channels and Rayleigh fading channels.     

基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计

跳频通信的应用大大提高了军事装备的抗干扰和抗截获能力，使得跳频对抗技术面临严峻的挑战。为解决传统形态学跳频信号参数估计方法中结构元素选择困难问题并提高估计精度，提出了一种基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计方法。首先，对跳频信号进行短时傅里叶变换获取谱图。然后，从其时间轴投影中获取结构元素尺寸的知识, 设计自适应形态学滤波器抑制谱图噪声, 提取跳频图案初步估计跳频参数。最后, 引入最小二乘估计方法, 对跳频周期和跳变时刻进行精估计。仿真结果表明，此方法能够同时估计出跳频频率、跳频周期和跳变时刻, 不需要其中某一种参数作为先验条件, 在复杂的通信环境也能够保持良好的估计性能。