【正文】 益。定義跳頻系統(tǒng)的處理增益為射頻帶寬與信息帶寬之比，當B=△F時 (211) 即跳頻系統(tǒng)的處理增益等于跳頻頻率數(shù) (1)抗白噪聲干擾 假定跳頻系統(tǒng)的總頻段寬度為W，把W分成N個相等的頻段，白噪聲功率譜均勻地分布在這些頻段內(nèi)。不同網(wǎng)的信號由于頻率跳變的規(guī)律不同，所以不能形成干擾。 對干擾分量，因為和跳頻系統(tǒng)不同步，經(jīng)混頻后被搬到中頻頻帶以外，不能進入解調(diào)器，形成干擾。 對分量，由十為高斯白噪聲，經(jīng)混頻后，噪聲分量與一般的非跳頻系統(tǒng)一樣，沒有變化。若是兩個偽隨機碼的初始相位相同則就可使雙方頻率合成器產(chǎn)生的頻率同步，即i= j。 接收端頻率合成器產(chǎn)生的頻率由與發(fā)端相同的偽隨機碼控制，產(chǎn)生的頻率，即: 。J(t)為干擾信號分量。 偽隨機碼決定，在用調(diào)制頻率合成器產(chǎn)生的頻率所得到的射頻信號為: (24)接收端的信號為: (25) 式中: n（t）為噪聲分量(白噪聲)。 跳頻系統(tǒng)。 在通信系統(tǒng)中，可充分利用擴頻調(diào)制中所使用的擴頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴，則在分配給不同用戶、不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號。同時，對不同用戶使用不同的碼，其他人無法竊聽他們的通信，所以擴頻系統(tǒng)的保密性很高。 在一定的發(fā)射功率下，由于擴頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號功率譜密度極低。因此，擴頻通信系統(tǒng)具有低截獲概率性。由于擴頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴展了信號帶寬，所以，即使信噪比很低，甚至是在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能夠高質(zhì)量地、不受干擾地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。由于擴頻信號的上述特性，擴頻系統(tǒng)具有以下特點: 擴頻技術(shù)將信號擴展到很寬的頻帶上，在接收端對擴頻信號進行相關(guān)處理，恢復出原信號。常用的混合擴頻調(diào)制方式有:FH/DS, Chip/DS, TH/DS和TH/FH。線性調(diào)頻信號經(jīng)過匹配濾波后輸出的連續(xù)相關(guān)峰信號的處理，與其它擴頻信號匹配后處理的過程類似。線性調(diào)頻信號是一種信號瞬時頻率隨時間線性變化的信號。 4. ChirpSS線性調(diào)頻擴頻系統(tǒng)是基于線性調(diào)頻信號的擴頻系統(tǒng)。由于跳時信號的占空比小于1，在發(fā)射瞬時功率不變的情況下，比特能量降低，對發(fā)射機的利用率降低。 3. TH系統(tǒng)跳時擴頻系統(tǒng)用偽隨機序列來鍵控發(fā)射機，將一個信息碼元的持續(xù)時間分成若干個時隙，由偽隨機序列控制在哪一個時隙中發(fā)射信號。這里的T和Tc常用頻率來表征，所以T時間寬度稱作比特區(qū)間(bit duration),Tc時間寬度稱作切普區(qū)間(chip duration)，它們的倒數(shù)分別稱作比特速率和切普速率。在收端用相同的擴頻碼序列去解擴，還原出原始的信息。GPS(Global Position System)就是一種典型的直擴系統(tǒng)。 雖然寬帶模擬調(diào)頻信號的帶寬也遠大于傳輸?shù)幕鶐盘枎挘?，由于其帶寬不是由擴頻函數(shù)決定的，因此不屬于擴頻技術(shù)。人們在探索擴頻技術(shù)的過程中，逐漸統(tǒng)一了對擴頻調(diào)制體制與常規(guī)調(diào)制體制的認識，目前一般認為它們的區(qū)別主要體現(xiàn)在兩個方面:。 為了提高系統(tǒng)的干擾容限，可以通過提高處理增益，降低系統(tǒng)解調(diào)對信噪比的要求，降低系統(tǒng)的執(zhí)行損耗等方法來進行。L定義為系統(tǒng)的執(zhí)行損耗 系統(tǒng)的執(zhí)行損耗包括由系統(tǒng)前端射頻放大器噪聲系數(shù)、射頻濾波器損耗、同步剩余誤差和相關(guān)解擴器實際解擴處理時的非理想性等各種因素造成的系統(tǒng)信噪比的損失。既然干擾容限與處理增益都直接或間接地反映了擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力，那么它們之間的關(guān)系在用分貝表示時，可用式 (23)來表示。 干擾容限定義為擴頻系統(tǒng)在解調(diào)性能滿足要求的前提下，接收機前端所能容忍的最大信干比，一般用M，來表示。處理增益雖然給出了系統(tǒng)對進入接收機的干擾的抑制能力，但通過處理增益并不能直觀的知道擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力。處理增益用Gp表示，即式: (22) 針對不同的干擾樣式，同一個系統(tǒng)的處理增益是不同的。處理增益(Processing Gain)是指擴頻系統(tǒng)接收機相關(guān)檢測器(解擴器)輸出信噪比與接收機輸入信噪比的比值。顯然，信干比提高幅度的高低體現(xiàn)了擴頻系統(tǒng)的抗干擾性能。利用增加的信號冗余度并結(jié)合相關(guān)處理，最終達到抗干擾的目的。 目前，在對擴頻通信的研究中，很多情況下將擴頻偽隨機序列稱為擴頻向量，即從向量空間的角度來理解擴頻的作用:擴頻相當于將原來低維度向量空間的信號向量(即常規(guī)通信信號)用擴頻向量擴展到高維的信號向量空間，而信號承載的信息量不變。在信號噪聲功率比下降時，可以通過加大信號帶寬的方法保持信道容量不變。N=NoW，No是噪聲功率譜密度。 香農(nóng)信道容量公式給出了帶限加性白噪聲(AWGN， Additive White Gaussian Noise)波形信道的信道容量公式:C=Wlb(1+S/N) (21) 其中:S/N為信道的信號噪聲功率比，簡稱信噪比。 擴頻通信的理論基礎(chǔ) 雖然目前人們一般認為擴頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)的信道容量公式，但是擴頻理論實際上是和香農(nóng)的信息理論幾乎在同一時期逐漸發(fā)展并建立起來的。在擴頻理論剛剛形成時，人們將擴頻定義為“信號帶寬遠遠大十傳送信息帶寬”。擴頻是一種信號帶寬大十傳送信息帶寬的傳輸方法。最后總結(jié)了本文所做的工作以及下一步研究的方向。對自適應控制，將自適應調(diào)制和自適應功率控制結(jié)合在一起，仿真結(jié)果表明這種方法比較有效。對于改進的自相關(guān)矩陣估計算法給出了其在不同采樣點，不同調(diào)制方式和不同長度下的仿真結(jié)果。主要包括信道質(zhì)量估計算法、Viterbi譯碼及其改進算法、交織和系統(tǒng)同步方法的實現(xiàn)過程。在此基礎(chǔ)上，研究了跳頻和自適應跳頻的抗干擾的原理和特點。 本文的結(jié)構(gòu)安排如下: 第一章研究了航空通信抗干擾技術(shù)，總結(jié)了抗干擾技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及本文所做的工作。對自適應跳頻中的關(guān)鍵技術(shù)做了深入研究，其中包括自適應信道質(zhì)量估計、衰落估計和自適應控制。這種信道編碼使得31個字符組中，由于干擾或傳播等原因，即便有16個字符無法判決，或者有8個字符判決錯了，在信道譯碼時也均能糾正過來。 。JTIDS的跳頻是在時隙的各脈沖之間進行的。發(fā)送信號的每個脈沖中包含一個32位的片碼(M序列)，代表一個字符，不同的字符用不同的片碼表示，不同的片碼之間為循環(huán)移位關(guān)系，即進行(32,5)軟擴頻，并且直擴碼隨時隙而不同。JTIDS系統(tǒng)的糾檢錯編碼體系與直接序列擴頻和MSK調(diào)制相結(jié)合，具有很強的糾檢錯能力，同時給系統(tǒng)帶來了抗干擾增益。 美軍的JTIDS系統(tǒng)(聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分布系統(tǒng)，Joint Tactical InofrmationDistribution Sysetm)采用了許多抗干擾新技術(shù)。 我國在跳頻通信領(lǐng)域雖然起步較晚，但發(fā)展迅速航空飛機定位系統(tǒng)就應用了DS技術(shù)。而 DS/FH混合擴頻技術(shù)在直接序列擴頻的基礎(chǔ)上增加了載波頻率跳變的功能，更能有效的對抗干擾。美軍目前正在使用的航空飛機系統(tǒng)就采用了FH技術(shù)。和DS相比，跳頻(FH)具有更強的抗干擾能力。 擴頻通信系統(tǒng) 最早應用于航空通信系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)是直接序列擴頻(DS)抗干擾技術(shù)。我國的航空飛機是采用抗干擾安全措施的飛機，其飛機抗干擾方案從兩個方面進行考慮:一是飛機采用靈活連接、切換技術(shù)，可有效地避免并查找出對可移動點波束和全國區(qū)域波束的干擾。 航空通信中干擾因素越來越多，因此國內(nèi)加大了對抗干擾技術(shù)的研究。他們主要通過極高增益的擴頻技術(shù)和方向性很好的自適應調(diào)零天線來提高飛機的抗干擾能力。軟限幅轉(zhuǎn)發(fā)器工作在兩個區(qū)域，即線性區(qū)和限幅區(qū)。 飽和，分為軟限幅和硬限幅。 、下行鏈路之間去禍，使上行干擾不能再對下行鏈路產(chǎn)生作用，同時設(shè)法避免轉(zhuǎn)發(fā)器被推向飽和。，自適應地對消或減小方向性干擾。,可供選用的FEC碼主要有卷積碼和Viterbi譯碼、自正交卷積碼、BCH碼、RS碼和級聯(lián)碼。 ，擴頻技術(shù)在抗干擾中很重要，因其跟用戶及干擾的相對位置無關(guān)，更具有魯棒性。為了保證航空通信系統(tǒng)正常工作，必須采取各種保護措施，即抗干擾措施?？垢蓴_的基本目的就是通過對信息、信息的載體及傳播方式進行特定的處理，提高通信接收端的輸出信干比，使其具備較強的區(qū)分有用信號和干擾的能力，從而正確地接收所需的信號，降低解調(diào)后的誤碼率。機載飛航式傘掛式干擾機干擾可對航空通信的下行鏈路進行干擾。研究衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)必須了解各種可能的干擾威脅。早在冷戰(zhàn)時期，前蘇聯(lián)和美國就開始了通信干擾與抗干擾技術(shù)的研究。當無線通信系統(tǒng)受到外界電磁干擾威脅時，只要不是受到最佳干擾，都能采用有效的干擾措施進行對抗，從而保持飛機正常的通信。干擾方通過施放電磁干擾來破壞和壓制通信方接收信號，通常要經(jīng)過跟蹤、偵查、分析、施放等步驟。敵意干擾是指敵方有意施放的干擾，其目的是破壞或中斷通信，使通信信號不能正常接收。無線通信的干擾主要來自兩個方面，即自然干擾和人為干擾。這些都成為無線電通信安全的隱患。還有少數(shù)單位和個別人員違反國家無線電管理法規(guī)，擅自設(shè)臺、擅自使用空中無線電波頻率、擅自增設(shè)基站和網(wǎng)內(nèi)設(shè)備，我行我素地使用不符合國家規(guī)定的通信設(shè)備；有些通信臺站日常對通信設(shè)備維護與保養(yǎng)不善，導致設(shè)備技術(shù)指標下降，造成雜散電波發(fā)射，這些都對我區(qū)正常無線電業(yè)務造成干擾，對航空通信安全造成威脅和危害。盡管近幾年我區(qū)無線電管理委員會但是，隨著無線尋呼臺站的大量增加，部分地區(qū)電磁環(huán)境惡化，無線電干擾事件時有發(fā)生，甚至嚴重干擾航空導航及通信，危及人民生命財產(chǎn)安全。 第五章設(shè)計了自適應跳頻的仿真模型，并與常規(guī)跳頻進行比較，證明了自適應跳頻的優(yōu)越性?？偨Y(jié)了一種衰落估計算法，仿真證明其效率很高。 第四章研究了自適應跳頻技術(shù)的信道質(zhì)量估計，衰落估計和自適應控制。在此基礎(chǔ)上，研究了跳頻和自適應跳頻的抗干擾的原理和特點。在此基礎(chǔ)上，研究了擴頻通信抗干擾的原理和技術(shù)。重點研究了自適應跳頻技術(shù)的信道質(zhì)量估計、衰落估計和自適應控制。它是建立在自動信道質(zhì)量分析基礎(chǔ)上的一種技術(shù)，該技術(shù)能使跳頻通信過程自動避開被干擾的跳頻頻率點，并以最小的發(fā)射功率，最低的被截獲率，達到在無擾信道上長時間保持優(yōu)質(zhì)通信。 摘 要 航空通信是一種容易受到干擾的通信體制，因此必須研究有效并且可行的抗干擾方法避免干擾。隨著通信技術(shù)和電子對抗技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)對通信質(zhì)量提出了更高的要求，一種被稱為自適應跳頻的技術(shù)被應用到擴頻通信中。本文介紹了基十自適應跳頻技術(shù)的航空通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。 本文首先介紹了航空通信抗干擾技術(shù)，總結(jié)了抗干擾技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 第二章論述了擴頻通信的原理和特點，總結(jié)了擴頻通信中幾種擴頻方式的簡要原理。 第二章給出了基于自適應跳頻技術(shù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，并總結(jié)了其中的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括信道質(zhì)量估計算法、Viterbi譯碼及其改進算法、交織和系統(tǒng)同步方法的實現(xiàn)過程。對十改進的自相關(guān)矩陣估計算法給出了其在不同采樣點，不同調(diào)制方式和不同長度下的仿真結(jié)果。對自適應控制，將自適應調(diào)制和自適應功率控制結(jié)合在一起，仿真結(jié)果表明這種方法比較有效。 關(guān)鍵詞:航空通信 擴頻技術(shù) 信道質(zhì)量估計 自適應跳頻 自適應控制 Abstract The Aviation munication can be interfered very easily, so the validanti一amming techniques must be studied to resist serious interference. With thedevelopment of munication and electronic countermeasure, adaptivefrequencyhopping (AFH) is applied in Spread Spectrum munication. AFH adjustsmodulation, power control and frequency selection adaptively in accordance withchannel conditions, which can greatly improve the performance of the system. Thedesign and implement of Aviation munication system based on AFH is introducedin detail in the thesis. There are three focuses on the present study: channel estimation,fading estimation and adaptive control. First, the Avia