水声信道下差分跳频信号检测的优化算法

为克服水声多途干扰影响,提出将差分跳频技术应用于水声通信,通过分析水声多途信道下差分跳频信号的特征,利用频率转移函数的隐含信息和水声信道的多途特征,优化了频率序列检测的Vitervi硬判决算法,并详细给出了算法流程.在含有加性高斯白噪声的多途信道下进行了仿真.结果表明,采用优化算法的系统性能得到显著提高,在频率检测差错率为10×10-3时,获得了近2.5 dB的增益,表明差分跳频体制能有效克服多途干扰,适用于水声通信.     

基于差分跳频系统的频率转移函数算法研究

差分跳频通信是一种全新的跳频体制,差分跳频是CHESS电台的核心技术,它主要归结为一种信息调制于一体的频率转移函数（G函数）算法。在深入研究了频率转移函数产生机理及构造特性基础上,通过在隐式中引入纠错能力很强的RS码来控制跳频子集,从而提出了一种优化的针对1bit数据传输的G函数的正、逆构造算法并对其进行检验。结果表明,该算法产生的跳频图案具有良好的随机性和均匀性.     

基于转移概率的跳频图案分析与干扰方法

通过分析频率跳变中的转移概率特性,对比了常规跳频、差分跳频的几种典型实现方式中跳频图案变化的状态转移特性,分析结果表明,转移概率对跳频系统抗截获和干扰性能有重要影响,差分跳频虽能提供基于信息数据的更随机化跳频图案,但就转移概率特性而言与常规跳频差别不大,且差分转移阶数较低时其抗干扰性能不如常规跳频. 所提基于跳频转移概率分析的跳频图案分析和干扰方法更简单实用,且可根据性能指标和实际转移概率分布进行干扰策略的动态调整.     

线性合并接收分集DFH系统性能分析

为了提高差分跳频系统的抗噪声性能,提出了一种基于多接收天线的空间分集差分跳频系统,系统采用平方率检测线性合并准则进行合并接收。采用矩生成函数法分析了该系统在瑞利衰落信道下的抗噪声性能,得到了系统误符号率的闭式表达式。分析中考虑了各分集支路信号衰落参数及背景噪声不同的一般情况。数值和仿真结果表明,应用接收分集技术可以显著改善差分跳频系统的抗噪声性能,在误符号率为10-4时,采用双天线分集时即可使系统性能较无分集系统改善达约7 dB;性能改善量随天线数量的增多而增大,但改善幅度逐步降低;信噪比过低的分集支路应从分集中排除,否则可能使系统性能低于没有这些天线时的系统性能。     

瑞利衰落信道下NNC-DFH接收机抗PBNJ性能分析

提出了一种噪声归一化合并(NNC)差分跳频(DFH)接收机模型,以提高差分跳频系统抗部分频带干扰能力。分析了瑞利衰落信道下NNC-DFH接收机在部分频带干扰下的误符号性能,比较了线性合并、乘积合并和噪声归一化合并DFH接收机的抗部分频带干扰性能,分析了背景热噪声的影响。研究结果表明:在瑞利衰落信道下,针对NNC-DFH接收机的最坏部分频带干扰为全频带干扰,该接收机的抗部分频带干扰性能优于传统的线性合并和乘积合并接收机,当信噪比为21.4 dB,符号错误概率为10-4时,其干扰容限改善量达8 dB。     

高分辨率差分跳频信号频率检测

差分跳频(DFH)是一种新的高速短波通信体制，它利用相邻跳变频率的变化，而不是载频本身，来携带信息。跳变频率检测是实现DFH的关键技术之一。鉴于现代谱估计中MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)算法具有高频率分辨率且对信号的初相位依赖性小的特点，本文首次将MUSIC算法用于DFH信号的频率检测，并对算法的性能和运算复杂度进行了讨论，最后给出了仿真结果。     

比特交织编码的MultiQAM调制与迭代译码系统

为降低旋转矩阵实现信号空间分集(SSD)的比特交织编码调制(BICM)和迭代译码(ID)系统(BICM-ID-SSD)的解调译码复杂度,将同样能够获得满信号空间分集增益的MultiQAM调制应用于BICM系统,提出BIC-Mul-tiQAM-ID系统结构,并采用最大后验概率解调算法结合软输入软输出译码器进行迭代解调译码。仿真结果表明,经过6次迭代,此系统性能与原有的采用比特交织编码、MultiQAM调制和最大似然解调以及软判决维特比译码(VD)的BIC-MultiQAM-VD系统相比,在调制阶数和分集维数组合分别为(42,)和(2,4)的情况下误比特率性能约改进1.8 dB。     

非理想NNC-DFH接收机抗部分频带干扰性能分析

为改善差分跳频系统的抗部分频带干扰性能,提出一种噪声归一化合并差分跳频接收机模型.采用矩生成函数法推导了非理想噪声功率估计条件下系统误符号率的联合上界.将信道建模为瑞利衰落信道,同时考虑了加性背景热噪声的影响.数值和仿真结果验证了理论分析的正确性.研究结果表明:在噪声估计不存在严重偏差时(估计误差因子满足0.1<λ<3.0),噪声归一化合并差分跳频接收机在最坏部分频带干扰下的性能优于乘积合并和线性合并差分跳频接收机,且当噪声估计值略低于理想估计值时(0.2<λ<0.6),系统误符号性能优于理想噪声估计条件下的误符号性能.     

Performance of Luby transform coded frequency hopping systems in partial-band jamming

Luby transform( LT) codes are proposed to suppress the effect of partial band noise jamming in frequency hopping( FH) communication systems. A decoding scheme for joint erasures of severely jammed symbols and error correction is proposed. If an uncorrectable error is detected,the receiver erases the jammed symbols and uses incremental redundancy to increase the error-correcting capability.The performance of LT codes,under power-oppressive partial band noise jamming( PBNJ) with the additive white Gaussian noise( AWGN),is evaluated via simulation. Even if the jammer spreads its high power over half of the hopping bandwidth,LT codes are shown to achieve a target bit error probability of10~-5,demonstrating their effectiveness as high-performance codes to improve the ability of FH systems to combat varying partial band noise jamming.     

相关跳频通信系统安全性分析

分析了相关跳频通信系统中频率序列的检测以及纠错译码,并从第三方接收的角度探讨了相关跳频信号的接收、译码以及转移函数反推的复杂度。分析结果表明:相关跳频通信并不是一种抗截获的无线通信方式,其通信安全是建立在转移函数机制上的。转移函数反推的复杂度非常高,给相关跳频通信体制提供了很好的安全性。     

基于Matlab的短波差分跳频通信仿真设计与实现

差分跳频通信系统作为一种全新概念的通信系统,已成为当前短波保密通信的一个重要发展方向。鉴于此,在对短波差分跳频通信机理研究基础上,通过建立基于m序列的G函数、G-1函数设计方案及加窗FFT检测设计方案,实现了基于Matlab的短波差分跳频通信通信过程仿真。仿真结果表明,该通信过程仿真可有效实现差分跳频通信系统的信号生成、检测及接收仿真功能,验证了设计方案的正确性。可为短波差分跳频通信技术的发展提供理论借鉴及测试环境.     

基于信道辨识的自适应Turbo-OFDM系统性能研究

研究了信噪比对系统性能影响的规律,将信噪比分布分为高信噪比区、中信噪比区和低信噪比区3个区域。当部分平均信噪比分别取3个区域典型值时,引入迭代增益,判断典型信道状态对应的最佳迭代次数。将数据子信道对应的接收信噪比进行排序,计算部分平均信噪比,利用其进行聚类分析,对当前信道进行辨识,在不同的信道状态下,自适应选择迭代译码次数。仿真结果说明,在平坦慢衰落信道下,采用OFDM系统中基于信道辨识的自适应Turbo码译码算法,可以兼顾系统性能和译码速度,得到较低的平均误比特率和较高的平均译码速度。     

差分跳频信号分离方法研究

差分跳频信号的无线传输方式使得在接收时会包含干扰信号,影响差分跳频信号的正确接收。在研究差分跳频信号产生机理和信号特性基础上,根据差分跳频信号的统计独立性,提出一种基于JADE的差分跳频信号分离方法,并对所提出的方法进行了仿真。仿真结果表明,提出的方法可实现对混合信号中差分跳频信号的有效分离.     

M维软解调的FH/MFSK系统抗PBNJ性能分析

针对FH/MFSK系统,提出一种MFSK信号的M维软解调能量信息,作为译码器软输入的方法,避免了近似比特对数似然信息（LLR）的计算,并结合卷积码,给出了相应的软译码算法。理论推导了采用该算法的FH/MFSK系统在AWGN和Rayleigh衰落信道下抗PBNJ性能,给出了BER的上界闭合表达式。计算机仿真验证了理论推导的正确性,并与近似比特LLR和硬判决2种译码器输入信息的FH/MFSK系统进行对比,证明该算法获得了明显的抗PBNJ处理增益。     

Novel Grouped Probability Data Association Algorithm for MIMO Detection

To bridge the performance gap between original probability data association(PDA) algorithm and the optimum maximum a posterior(MAP) algorithm for multi-input multi-output(MIMO) detection,a grouped PDA(GP-PDA) detection algorithm is proposed.The proposed GP-PDA method divides all the transmit antennas into groups,and then updates the symbol probabilities group by group using PDA computations.In each group,joint a posterior probability(APP) is computed to obtain the APP of a single symbol in this group,like the MAP algorithm.Such new algorithm combines the characters of MAP and PDA.MAP and original PDA algorithm can be regarded as a special case of the proposed GP-PDA.Simulations show that the proposed GP-PDA provides a performance and complexity tradeoff between original PDA and MAP algorithm.     

Novel Grouped Probability Data Association Algorithm for MIMO Detection

To bridge the performance gap between original probability data association (PDA) algorithm and the optimum maximum a posterior (MAP) algorithm for multi-input multi-output (MIMO) detection, a grouped PDA (GP-PDA) detection algorithm is proposed. The proposed GP-PDA method divides all the transmit antennas into groups, and then updates the symbol probabilities group by group using PDA computations. In each group, joint a posterior probability (APP) is computed to obtain the APP of a single symbol in this group, like the MAP algorithm. Such new algorithm combines the characters of MAP and PDA. MAP and original PDA algorithm can be regarded as a special case of the proposed GP-PDA. Simulations show that the proposed GP-PDA provides a performance and complexity tradeoff between original PDA and MAP algorithm.     

短波DFH系统最高跳速的确定

对制约短波高速DFH跳速的众多因素进行了分析，结果表明，短波信道群时延是确定短波高速跳频系统跳速的重要因素，它决定了在一定带宽条件下，DFH系统的最高跳带为5000跳/秒。     

Implementation of low-density parity-check codes decoder for CCSDS standard

The complexity/performance balanced decoder for low-density parity-check (LDPC) codes is preferred in practical wireless communication systems. A low complexity LDPC decoder for the Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS) standard is achieved in DSP. An approximate decoding algorithm, normalized min-sum algorithm, is used in the implementation for its low amounts of computation. To reduce the performance loss caused by the approximation, the parameters of the normalized min-sum algorithm are determined by calculating and finding the minimum value of thresholds through density evolution. The minimum value which indicates the best performance of the decoding algorithm is corresponding with the optimized parameters. In implementation, the memory cost is saved by decomposing the parity-check matrix into submatrices to store and the computation of passing message in decoding is accelerated by using the intrinsic function of DSP. The performance of the decoder with optimized factors is simulated and compared with the ideal BP decoder. The result shows they have about the same performance.     

低信噪比下的高精度复正弦频率估计算法

MAP/ML频率估计算法由于同时利用了幅度和相位信息,在信噪比较高时可得到极高的估计精度,但在低信噪比下估计性能不佳．对此分析了形成原因,并提出了结合FFT确定相干积分长度及无卷绕序列的最大似然(ML)估计方法．利用FFT的粗估计值对信号进行频移,从而将信号的频率和序列的相位变化限制到了一定范围内,据此推导了不同相干积分长度下的克拉美罗界(CRLB),确定了相干积分数据分段的最佳长度,通过相干积分提高信噪比保持高估计精度．依据相移后相位方差选择估计序列的方法,避免了解卷绕过程,从而消除了解卷绕对低信噪比下算法性能的影响．Monte Carl仿真实验结果表明本频率估计可达到非常接近CRLB界的估计性能．     

一种低译码复杂度的高速率-全分集2×2STC算法

为了降低接收端译码器的译码复杂度,提出了一种能降低译码复杂度的STC算法。对码字矩阵进行设计,利用最大似然译码算法分析接收信噪比特性。通过MATLAB仿真所得结果表明,文中提出的算法与Viterbi译码算法引比,虽具有相当的译码性能,但译码复杂度大大降低。