卫星隐蔽信号波形设计与仿真

由于谱分析技术的出现和成熟,传统直接序列扩频系统无法满足机密信号传输的安全性要求。针对这一问题,从改变扩频码周期平稳特性入手,对传统直扩系统进行改造。详细介绍了跳码扩频技术和大信号隐蔽技术,并结合这2种技术提出了一种新的波形设计方法,在不同的参数下对设计波形的抗截获性能进行仿真,并与传统直扩系统进行对比,仿真结果表明具有抗截获性能上的提高。     

一种抗盲检测的直扩隐蔽信号设计方法

直扩信号具有抗干扰抗截获能力,在电子对抗、卫星通信、测控数传等方面有重要的应用价值.考虑到采用固定PN码、跳码和可变符号周期混沌序列等来提升信号抗截获能力的方式较为单一,本文将大信号掩盖技术与直扩技术结合,提出了一种增强信号隐蔽性的波形设计方法.将不同保密级别的数据分级调制实现大信号掩盖小信号,并从功率和周期两个方面对波形参数进行设计,突出大信号参数特征,隐藏机密信号特征.仿真表明设计的信号波形可抵抗常规盲检测,同时通过设置合理的波形参数可使机密信号的解调损失小于0.5dB.     

编码跳频信号的低截获性能分析

结合截获接收技术的发展,在低截获概率的基础上阐述了低利用概率的新概念,并定义了雷达信号截获利用因子.分析了目前截获接收机最为常用的解线性调频和循环谱分析2种截获处理方法,在此基础上,通过仿真对比了编码跳频信号以及其他4种低截获雷达信号的截获处理增益和截获利用因子.仿真结果表明,编码跳频信号由于其大的时带积和波形的随机性,对于解线调与循环谱两种截获处理方法,都具有良好的抗截获性能.     

基于DDWS的离散混沌信号波形设计

介绍了直接数字合成技术的原理和特点,并针对低截获概率信号大时宽带宽的要求,通过对直接数字波形合成与直接数字频率合成的比较,提出了一种基于直接数字波形合成技术产生具有伪随机特性的混沌信号解决方案。利用该技术设计离散混沌系统,并由该系统生成具有混沌波形的中频信号。计算机仿真结果表明,该信号的主要性能均满足低截获指标要求,从而使该方案具备很强的低截获及抗干扰能力。     

一种抗扩频参数测量的低截获波形设计

针对传统通信扩频体制在统计学上具有较强的规律性而易被敌方侦测设备发现的缺点,提出了一种抗扩频参数测量的低截获波形方案.从抑制和消除通信信号中存在的可检测、可攻击统计特征的思路出发,通过引入随机过程对跳码扩频序列和码速率进行随机化控制,使输出的码速率和扩频周期时间具有非平稳统计特征和非各态历经性质,以增强低截获波形抗扩频参数测量的能力.仿真结果表明,相比于固定增益定码扩频体制,所提出的低截获波形具备码速率和扩频周期时间测量精度低的特点,且在高信噪比条件下存在较高的相对稳态误差.     

基于切换天线的类跳频方向调制物理层安全传输方法

为了提高阵列天线通信的安全性,提出了一种具有跳频特征的类跳频方向调制物理层安全传输方法。发射机利用射频开关变速切换阵列天线,使非期望方向的信号随着时间的变化发生相位的周期变化进而表现出跳频特性,在不影响期望方向正常通信的条件下使窃听者更难截获通信信号。从载波相位改变的角度分析了通信信号在不同方位角的时频域特性,最后仿真了不同方位角信号时频谱图以及针对BPSK和2FSK两种通信信号窃听者的接收性能,结果表明类跳频方向调制是一种具有低截获特性的物理层安全通信方法。      

基于混沌映射的新型LPI脉压雷达信号波形设计

提出了一种基于混沌映射的新型低截获脉压雷达信号波形 ,该波形采用了脉间由混沌信号控制码型跳变 ,脉内由m序列调相 ,相邻脉冲采用m序列优选对的低截获波形设计技术。分析了这种雷达信号波形的统计特性及其平均模糊函数并给出了其雷达系统实现。理论分析和仿真结果均表明 ,把m序列良好的相关特性与混沌系统的内在随机性相结合 ,借助混沌信号的初值敏感性 ,可以获得数目巨大的具有优异相关性能的序列集 ,获得的雷达信号波形不仅具备良好的距离速度分辨力 ,还具备很低的截获概率和优异的ECCM性能 ,工程上也易于产生和处理 ,具有良好的应用前景     

时相调制的循环相关匹配滤波技术研究

针对传统数字调制信号的边带衰减缓慢,造成频谱扩展问题,从相位突变调制出发,提出具有较快边带衰减特性的调制方式——时相调制(TPM)。提出以非平稳信号分析方法分析通信信号,并针对TPM调制的循环平稳特性,利用谱相关分析理论,给出TPM调制的循环相关匹配滤波设计方法,并进行了性能仿真分析。仿真结果表明:与传统匹配滤波方法相比较,循环相关匹配滤波方法能够充分利用TPM信号的循环平稳特性,可以有效提高TPM调制系统信息传输可靠性。     

用循环自相关法分析和比较雷达信号的截获性能

本文针对循环自相关法等现代截获处理方法,从离散时间信号处理的角度,推导了截获接收机信号处理增益的表达式,在此基础上提出了一种基于循环自相关积累因子的雷达信号抗截获性能的分析与比较方法,首先用理论计算线性调频信号、二相编码信号和OFDM信号的自相关积累因子U值,然后在低信噪比的情况下对线性调频信号、二相编码信号和OFDM信号等大时间带宽积信号的抗截获性能进行了仿真分析和计算。理论分析和实验仿真结果表明,在高/中重频情况下OFDM脉冲信号具有相对较好的抗截获性能。      

基于离散分数阶傅里叶变换的二维跳频通信系统及性能分析

传统跳频(FH)通信技术具有抗干扰能力强、截获概率低等优点,广泛应用在军民领域。针对检测传统跳频的手段越来越成熟,信息易被截获的问题,该文借鉴正交频分复用(OFDM)系统框架,提出一种基于离散分数阶傅里叶变换(DFrFT)的时宽与起始频率跳变的分数阶跳频(FrFT-FH-VTFB)系统,设计了一种新的系统框架,实现信息隐蔽传输的同时,通过DFrFT的工程实现规避传统跳频工程应用中跳速受频率合成器限制的问题。该系统通过两组不同伪随机序列选取时宽与起始频率跳变的Chirp基信号,实现系统参数的多维变换,打破系统的周期特性。此外,建立了系统发送与接收两端数学模型,并在此基础上推导了系统在白噪声信道下的理论误码率。仿真结果表明,该文所设计的系统有较好的抗衰落性能;且功率谱淹没在噪声之下,时频域特征无明显周期特性,有较好的隐蔽性。     

甚低频信道小波调制方式研究

针对目前甚低频通信抗干扰能力,抗截获能力不理想问题,提出了甚低频通信系统的小波调制方式,该调制方式是将数据源经过逆小波变换发送信号,加入噪声后再经过小波变换在接收端接收,最后在接收端把接收信号同发送信号,得出其误码率。小波调制具有冗余度高、抗干扰性能强的特点。同时小波调制信号的时域波形类似于噪声,便于隐藏在噪声中传输,提高了系统的抗截获能力。与传统的频移键控(Frequency-shift Keying,FSK)调制比较,在3次联合估计下,小波调制方式的抗干扰能力优于传统的FSK调制方式。通过对甚低频通信系统进行仿真,验证了该算法的有效性。     

低截获通信波形设计

在现代战争中,飞行器之间通信的隐蔽性是飞行器完成打击、侦查等任务的关键因素。如何提高系统的抗截获性能成为军用通信系统设计的关键问题。研究了低截获系统相关理论在通信波形设计方面的应用,提出用“截获距离”和“低截获品质因数”来衡量通信系统的抗截获性能;分析了影响系统抗截获性能指标的因素和提升系统抗截获性能的途径。以此为基础研究了不同调制解调方式、信道编码方式以及跳频参数对通信系统抗截获性能的影响;建立了抗截获通信系统仿真模型,分析了该系统的截获距离、品质因数和误码率;最终得到截获距离小于通信距离的通信系统。仿真结果验证了方法的有效性,为低截获通信系统的设计提供了参考。     

一种利用随机矩阵调制实现共享通信方法

本文提出了一种利用随机矩阵调制-OFDM雷达成像波形实现共享通信的方法。首先,利用基础波形和随机矩阵在OFDM波形上构造随机矩阵调制-OFDM波形库。然后,在发射端根据不同的通信方式确定不同的发射方式,并根据雷达性能和通信传输要求选取相应的参数。最后,在雷达接收端,利用发射信号的伪正交性分离出回波信号实现雷达成像;在通信接收端,利用接收信号在与发射波形相对应的匹配滤波器的输出端有较高的目标尖峰,来解调出通信信息。数值仿真表明,该方法在保留该波形优异的雷达成像性能的同时,可有效实现共享通信。基于随机矩阵调制-OFDM波形数量的丰富性以及良好的正交性,可以保证较大的数据通信速率及较高的数据通信质量。     

基于MP-WFRFT的多维联合调制卫星隐蔽通信研究

为进一步提高卫星信号的隐蔽性能,该文结合加权分数阶傅里叶变换(WFRFT)的星座混淆特性与混沌映射轨迹的抗截获特性,提出一种基于物理层安全的双极化卫星联合调制方案。借鉴“相位扰码”思想和“联合设计”理念,通过扩展4-WFRFT加权项参数,增加了卫星信号处理的多样性,在此基础上嵌入Logistic映射加密,提高了信息破解的难度。建立双极化卫星混沌安全传输系统模型,提出基于MP-WFRFT一体多维的组合隐蔽新概念,探索双极化卫星信号星座优化设计和裂变融合机理。仿真结果验证了所提方案的有效性。     

卫星物联网混合随机接入技术

在卫星物联网(IoT)场景中,随着终端数量不断增加,频谱资源日益紧张。传统的随机接入技术频谱利用率较低,使得传统随机接入协议不适用于未来卫星IoT的高并发业务需求。同时,卫星通信链路长,开放性强,难以保证特种终端信号的安全性。对此,本文提出一种适用于卫星IoT的混合随机接入方案。该方案引入重叠传输的容量提升与安全性优势,利用扩频码对瞬时功率谱密度的控制能力,构造功率域非正交接入条件,并通过接收端的迭代分离实现稳健接收。对本文所提方案的吞吐量性能进行闭式解推导分析与计算机仿真,结果表明,与传统的随机接入协议相比,所提方案可提高系统吞吐量。同时,相较于常用信号隐藏方法,所提方法利用常规接入数据包的功率优势,强化了波形隐藏效果,提升了特种信息接入的安全性。     

一种增强的GEO卫星CDMA通信系统随机接入方式

本文提出了一种适用于GEO卫星CDMA移动通信系统的随机接入方式。该方式参考了S-UMTS中的随机接入方式设计,扩展了其接入帧和接入时隙的长度,并提出了一种新颖的用户随机接入请求的发送策略。通过接入时隙长度的扩展,增大了接入前缀码的个数和前缀的长度,提高了接入消息的扩频增益,从而提高了用户接入的首次捕获概率和接入消息的正确解码概率,降低用户的接入功率,并有效削弱功率攀升问题给系统容量造成的影响。增加了保护间隔的长度,以应对GEO卫星环境下用户之间接入的大时延差问题。本文提出的用户随机接入请求发送策略,有效改善了用户的接入时间性能。     

卫星通信系统对抗性指标体系研究

卫星定点位置的公开化和卫星通信信道的开放性,使得卫星通信系统较易面临电磁干扰、截获、入侵甚至摧毁的威胁。随着信息对抗技术的发展,卫星通信系统将面临更为复杂的电磁环境。因此,亟需建立一套科学的对抗性指标体系来指导系统的对抗性性能评估工作。基于卫星通信系统对抗性应用需求,从抗干扰、抗截获、隐身以及抗入侵等方面构建了对抗性指标体系,深入分析指标含义,提出了指标提升方法,可为对抗性卫星通信系统的设计和评估提供依据。     

点对多点微波通信系统跳频同步的设计实现

跳频通信具有很强的抗干扰、抗衰落、抗截获能力,兼有能多址组网应用等诸多优点。跳频同步是跳频通信的技术关键,也是跳频通信系统开发的难点,只有实现了快速精确的同步,才能正确提取传递信息,发挥出跳频通信的优点。分析了点对多点微波传输及时分多址通信跳频同步的特点,结合工程中的时分多址跳频抗干扰通信技术,设计了一种基于TOD的同步方案,并利用FPGA技术实现,给出了应用过程中的跳频图案及其同步过程的详细设计。     

A 30-MHz mixed analog/digital signal processor

A multiplying encoder architecture that is implemented in the design of a mixed analog and digital signal processor is presented. The processor is suitable for performing both high-speed A/D conversion and digital filtering in a single chip. The device can resolve the input with 8 b at 30 Msample/s and perform 28 multiply and 28 add operations per sample under typical conditions. The processor is designed for a 28-tap programmable FIR (finite impulse response) filter with analog input signal which can be used for waveform shaping of the modem to obtain the desired transmission performance for business satellite communication and mobile communication. The chip is fabricated in a 1-μm double-polysilicon and double-metal CMOS technology. The chip size is 9.73×8.14 mm², and the chip operates with a single +5.0-V power supply. Typical power dissipation is 950 mW; 330 mW is dissipated in analog and 620 mW is in the digital block