DS/FH混合扩频通信若干关键题目的研究

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直扩/跳频（DS/FH）混合扩频通信结合DS扩频通信和FH扩频通信的优点，具有较好的抗截获能力和抗干扰能力、通信距离远、可克服多径效应等优点，在军事和民用通信系统上得到广泛的应用。DS/FH混合扩频通信正常工作的前提是收发两端的准确快速同步。同步分为捕获和跟踪两个过程，前者尤为关键。目前在直扩或跳频扩频通信领域研究较为深入，而关于DS/FH混合扩频信号快速同步的文章较少，现有技术难以满足实际应用需要。本文针对DS/FH混合扩频通信中的几个关键题目进行了研究，主要包括以下内容:1．利用信号流图对DS/FH混合扩频信号的同步过程进行分析，得出了平均捕获时间的表达式。针对快速同步要求，着重分析了目前几种典型的捕获方案，包括单驻留方式和多驻留方式的捕获性能，根据其检测概率、虚警概率和漏警概率得出平均捕获时间计算公式。2．提出了一种变速率扫描算法，对搜索过程中频率未对准状态进行快速出局处理，降低平均捕获时间；频率对准状态则通过验证以降低虚警概率。通过状态流图，导出了该算法在高斯白噪声信道和典型干扰环境下的平均捕获时间、检测概率、漏警概率和虚警概率。仿真结果表明，在高斯白噪声环境下，选取合适的门限，平均捕获时间可减少为传统快速扫描法的1/4；在干扰环境下，新算法鲁棒性优于后者。3．提出了一种折叠采样宽带接收机方案。传统的接收信号当频率未对准时，射频下变频信号被窄带滤波器滤除，进入中频接收机的输入为噪声。本方案中在射频前端使用与整个跳频带宽等宽的宽带滤波器，保留了DS/FH信号信息，经A/D折叠采样送入中频接收机，缩小了频率搜索范围，加快了捕获速度。在扩频码长64，SNR不小于-2dB时，折叠采样因子为2的新方案平均捕获时间为传统方法的40%。本方案为中频软件接收机实现跳频并行捕获提供了基础：当折叠采样因子为 时，所需A/D转换器采样速率和捕获运算量皆降为传统的 ，节约硬件资源并降低了成本。4．提出了一种抗干扰捕获方法，分别在时域、频域、时频域和极坐标域进行干扰抑制，利用最大信干噪比原则进行合并，推导了恒虚警检测门限。仿真结果表明，在混合干扰下，新算法能抑制35dB的干扰。5．结合具体项目给出一种DS/FH混合扩频通信系统设计及实现方法。该系统使用多进制编码扩频方式，可以支持1Mbps的数据传输速度。提出了一种基于折叠匹配滤波器的多进制编码扩频解扩算法，与传统的相关解扩相比，所需的乘法器从32个降为4个。本系统应用于ADHOC网络单兵通信终端，除提供传统的语音业务外，还支持实时传输文本、图像等宽带业务。