跳频通信自适应抗干扰技术

第1 章 概述????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
1．1 研究背景及意义??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
1．2 通信信号侦察识别技术研究现状??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2
1．2．1 通信信号的调制识别????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2
1．2．2 扩频信号的检测与参数估计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3
1．3 扩频通信干扰检测与识别技术现状????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5
1．3．1 直接序列扩频通信干扰检测与识别技术????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5
1．3．2 跳频通信干扰检测与识别技术????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5
1．4 跳频通信抗跟踪干扰研究现状??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7
1．4．1 常规跳频模式抗跟踪干扰方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
1．4．2 新型跳频模式抗跟踪干扰方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
1．5 本书结构与章节安排????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．11
参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12
第2 章 跳频通信的基本原理及其面临的典型干扰??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．21
2．1 跳频通信的基本原理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．21
2．2 跳频通信面临的典型干扰????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．22
2．2．1 阻塞干扰????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．22
2．2．2 跟踪干扰????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．25
2．3 本章小结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．27
参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．28
第3 章 单天线下跳频通信跟踪干扰检测方法研究??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．29
3．1 引言??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．29
3．2 噪声跟踪干扰检测方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．30
3．2．1 系统模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．30
3．2．2 AWGN 信道下的性能分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．32
3．2．3 瑞利衰落信道下的性能分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．34
3．2．4 Nakagami-m 衰落信道下的性能分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．36
3．2．5 数值计算与结果分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．38
3．3 音调跟踪干扰检测方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
3．3．1 系统模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
3．3．2 AWGN 信道下的性能分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．44
3．3．3 瑞利衰落信道下的性能分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．45
3．3．4 Nakagami-m 衰落信道下的性能分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．48
3．3．5 数值计算与结果分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．50
3．4 本章小结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．55
参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．56
第4 章 基于稀疏分解的跳频通信跟踪干扰检测技术????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．58
4．1 引言??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．58
4．2 稀疏分解理论基础??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．59
4．2．1 稀疏分解基本数学模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．59
4．2．2 冗余基构造方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．59
4．2．3 稀疏分解中常见的求解算法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．60
4．3 基于推广的正则化FOCUSS 算法的跳频信号重构????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．61
4．3．1 系统模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．61
4．3．2 跳频信号稀疏性分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．62
4．3．3 算法原理????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．63
4．3．4 仿真结果及讨论??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．64
4．4 基于稀疏分解的跟踪干扰特征提取及检测????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．71
4．4．1 跳频信号时延估计????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．71
4．4．2 跟踪干扰特征提取及检测的具体步骤????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．73
4．4．3 仿真结果及分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．74
4．5 本章小结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．78
参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．78
第5 章 跳频通信阻塞干扰识别技术??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．81
5．1 引言??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．81
5．2 系统模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．81
5．2．1 FH-GMSK 通信系统模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．82
5．2．2 阻塞干扰模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．82
5．3 阻塞干扰识别特征提取??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．84
5．3．1 分形盒维数??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．84
5．3．2 分数阶傅里叶变换及其快速算法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．85
5．3．3 阻塞干扰认知特征提取????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．86
5．4 基于分层决策的阻塞干扰识别方案??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．92
5．5 仿真结果及讨论????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．93
5．6 本章小结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．96
参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．96
第6 章 双信道联合跳频抗干扰技术??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．98
6．1 引言??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．98
6．2 双信道联合跳频????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．99
6．2．1 系统模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．99
6．2．2 抗干扰原理??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????100
6．2．3 双信道联合跳频在AWGN 信道下的误码率????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????101
6．2．4 双信道联合跳频在瑞利衰落信道下的误码率??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????102
6．3 联合跳频实现方式??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????102
6．3．1 多电台联合工作??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????102
6．3．2 多通道跳频电台??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103
6．4 双信道联合跳频在AWGN 信道下的抗干扰性能????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103
6．4．1 抗跟踪干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????104
6．4．2 抗部分频带噪声干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????105
6．4．3 抗多音干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????106
6．4．4 数值计算结果及仿真结果??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????107
6．5 双信道联合跳频在瑞利衰落信道下的抗干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????116
6．5．1 抗跟踪干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????117
6．5．2 抗部分频带噪声干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????118
6．5．3 抗多音干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????118
6．5．4 数值计算结果及仿真结果??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????119
6．6 本章小结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????125
参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????125
第7 章 卷积编码双信道联合跳频抗干扰技术??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????127
7．1 引言??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????127
7．2 系统模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????128
7．2．1 硬判决接收模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????129
7．2．2 线性软判决接收模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????129
7．2．3 乘积软判决接收模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????129
7．3 线性软判决卷积编码双信道联合跳频在AWGN 信道下的抗干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????130
7．3．1 抗噪声性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????130
7．3．2 抗跟踪干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????133
7．3．3 抗部分频带噪声干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????137
7．3．4 抗多音干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????137
7．3．5 数值计算结果及仿真结果??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????142
7．4 卷积编码双信道联合跳频在瑞利衰落信道下的抗干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????149
7．4．1 抗衰落性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????150
7．4．2 抗跟踪干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????153
7．4．3 抗部分频带噪声干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????158
7．4．4 抗多音干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????158
7．4．5 数值计算结果及仿真结果??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????163
7．5 本章小结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????170
参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????170
第8 章 卷积编码多信道联合跳频抗干扰技术??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????173
8．1 引言??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????173
8．2 系统模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????173
8．3 卷积编码多信道联合跳频在AWGN 信道下的抗干扰性能????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????175
8．3．1 抗跟踪干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????176
8．3．2 抗部分频带噪声干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????178
8．3．3 抗多音干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????179
8．3．4 数值计算结果及仿真结果??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????180
8．4 卷积编码多信道联合跳频在瑞利衰落信道下的抗干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????184
8．4．1 抗跟踪干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????185
8．4．2 抗部分频带噪声干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????186
8．4．3 抗多音干扰性能??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????186
8．4．4 数值计算结果及仿真结果??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????188
8．5 本章小结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????191
参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????192
附录A??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????193