【摘要】：跳頻通信(Frequency Hopping Communications,FH)作為典型的隱蔽通信方式,因其具有抗干擾、抗截獲、抗遠(yuǎn)近效應(yīng)、抗衰落能力強(qiáng),且易于多址組網(wǎng)以及與窄帶系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn),成為了戰(zhàn)術(shù)無線通信的首要技術(shù)手段。由于戰(zhàn)場頻譜資源的日漸緊張以及電磁對抗與復(fù)雜干擾的不斷升級,傳統(tǒng)的跳頻通信技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)快速可靠傳輸?shù)囊?成為制約戰(zhàn)術(shù)無線通信技術(shù)發(fā)展的瓶頸。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio,CR)是一種能與外部環(huán)境交互并智能變換自身參數(shù)配置的無線電系統(tǒng),該系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境的變換調(diào)整自身參數(shù),以達(dá)到預(yù)期通信目標(biāo)。因此,在復(fù)雜的電磁環(huán)境中,將基于認(rèn)知無線電的自適應(yīng)技術(shù)與傳統(tǒng)跳頻通信技術(shù)相結(jié)合是提升跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾能力與通信性能和改變跳頻通信困境的有效途徑之一。鑒于此,本課題針對用于認(rèn)知自適應(yīng)跳頻通信系統(tǒng)的頻譜感知抗干擾技術(shù)進(jìn)行了研究,給出了一種具有現(xiàn)實(shí)意義的干擾檢測和分類方案,最后給出了超寬帶頻譜接收機(jī)的可行實(shí)現(xiàn)方法。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:首先,對現(xiàn)有擴(kuò)頻通信理論基礎(chǔ)及跳頻通信系統(tǒng)原理進(jìn)行了研究,在此基礎(chǔ)上,分析了傳統(tǒng)跳頻系統(tǒng)的幾個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)即跳頻序列、跳頻同步和頻率合成器。在分析了現(xiàn)有跳頻通信系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場復(fù)雜需求的基礎(chǔ)上,把認(rèn)知技術(shù)應(yīng)用到了跳頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。其次,針對跳頻通信系統(tǒng)常見的不同種類干擾信號進(jìn)行了建模、分析及仿真,并針對系統(tǒng)需求,設(shè)計(jì)了對跳頻頻段上未知干擾進(jìn)行檢測的系統(tǒng)流程。該流程涉及的算法包括:干擾的盲檢測算法、干擾類型的盲識別算法、干擾信號參數(shù)提取算法以及基于小波奇異性檢測的確定窄帶、寬帶干擾信號的參數(shù)確定方法。論文對該流程進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后,對比了現(xiàn)存的超寬帶數(shù)據(jù)采集平臺設(shè)計(jì)方案,包括數(shù)字下變頻接收機(jī)、寬帶數(shù)字測頻接收機(jī)、寬帶引導(dǎo)式數(shù)字帶寬匹配接收機(jī)、以及寬帶數(shù)字信道化接收機(jī),設(shè)計(jì)了基于FPGA和高速ADC的多通道超寬帶頻譜感知接收機(jī),實(shí)現(xiàn)了超寬帶頻譜數(shù)據(jù)的采集,并利用多相數(shù)字處理機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了超寬帶頻譜數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。該平臺可為之前給出的干擾信號檢測方法提供了物理平臺與數(shù)據(jù)支持。
[Abstract]:As a typical covert communication mode, FH (Frequency hopping Communication (Frequency Hopping Communications,FH) has the advantages of anti-jamming, anti-interception, anti-far-near effect, strong anti-fading ability, easy to set up multiple access networks and compatible with narrowband system, etc. It has become the primary technical means of tactical wireless communication. Due to the increasing shortage of spectrum resources and the upgrading of electromagnetic countermeasures and complex interference, the traditional frequency-hopping communication technology has been unable to adapt to the requirements of fast and reliable transmission, and has become the bottleneck of the development of tactical wireless communication technology. Cognitive radio (Cognitive Radio,CR) is a kind of radio system which can interact with external environment and intelligently change its parameters. The system can adjust its parameters according to the change of environment to achieve the desired communication goal. Therefore, in the complex electromagnetic environment, the combination of adaptive technology based on cognitive radio and traditional frequency-hopping communication technology is one of the effective ways to improve the anti-jamming ability and communication performance of frequency-hopping communication system and to change the dilemma of frequency-hopping communication. In view of this, this paper studies the spectrum sensing and anti-jamming technology used in cognitive adaptive frequency-hopping communication system, and presents a practical interference detection and classification scheme. Finally, the feasible implementation method of UWB spectrum receiver is given. The main work of this paper includes the following aspects: firstly, the basic theory of spread spectrum communication and the principle of frequency hopping communication system are studied. On this basis, several key technologies of the traditional frequency hopping system, namely frequency hopping sequence, are analyzed. Frequency hopping synchronization and frequency synthesizer. Based on the analysis that the existing FH communication system can not meet the complex requirements of modern battlefield, the cognitive technology is applied to the design of FH system. Secondly, the model, analysis and simulation of different kinds of interference signals in frequency-hopping communication system are presented. According to the system requirements, the system flow of detecting unknown interference in frequency hopping band is designed. The algorithms involved include: blind detection algorithm of interference, blind identification algorithm of interference type, parameter extraction algorithm of interference signal and parameter determination method of narrowband and wideband interference signal based on wavelet singularity detection. The process is verified by simulation in this paper. Finally, the design schemes of UWB data acquisition platform are compared, including digital downconversion receiver, wideband digital frequency measurement receiver, wideband guided digital bandwidth matching receiver and wideband digital channelized receiver. A multi-channel UWB spectrum sensing receiver based on FPGA and high-speed ADC is designed. The acquisition of UWB spectrum data is realized, and the generation of UWB spectrum data is realized by using polyphase digital processing mechanism. The platform can provide the physical platform and data support for the interference signal detection method.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN914.41

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本文編號：2304506