极低信噪比下对偶序列跳频信号的随机共振检测方法

针对对偶序列跳频(DSHF)在极低信噪比(SNR)下无法通信的问题,该文充分利用对偶序列跳频信号时、频域物理特征,提出一种随机共振(SR)检测方法,极大扩展该信号的应用场景。首先,通过分析对偶序列跳频的发射、接收信号及超外差解调的中频(IF)信号,构建随机共振系统,采用尺度变换调整中频信号;然后,引入判决时刻,将无定态解的非自治福克普朗克方程(FPE)转化为可解的自治方程,从而推导出含时间参量的概率密度周期定态解;其次,以最大后验概率为准则,得到检测概率、虚警概率和接收机工作特性(ROC)曲线;最后,得出以下结论:(1)应用匹配随机共振检测对偶序列跳频信号的信噪比最低可达–18 dB;(2)对偶序列跳频与匹配随机共振结合,适用于信噪比在–18~–14 dB的信号检测;(3)应用匹配随机共振检测对偶序列跳频信号在信噪比为–14 dB时,检测性能提升了25.47%。仿真实验验证了理论的正确性。

对偶序列跳频通信系统的等待匹配式自同步捕获方法

针对现有同步方法无法适配对偶序列跳频通信系统且抗干扰能力不够强的问题,提出了对偶序列跳频通信系统的等待匹配式自同步捕获方法。该方法以短序列中的频率排序表征时间信息,并调整搜索策略,提出边搜索边接收的等待式搜索匹配方法,此外,对偶序列跳频通信系统有两条并行的接收通道,相比单通道时间性能更好。仿真实验结果表明:该同步方法可以使对偶序列跳频通信系统成功同步;信噪比大于-2 dB时,同步捕获概率大于95%,虚警概率小于10-1;该同步捕获时间是单通道系统的1/2;若不考虑捕获时间性能,漏捕获概率可以降到3×10-6;可通过改变参考频率的选取,避免频带干扰和多音干扰。

对偶序列跳频系统的干扰能量检测方法

针对目前没有从干扰能量检测角度适配对偶序列跳频系统的问题,提出对偶序列跳频通信的干扰信号能量检测方法。该方法利用频谱感知技术中的能量检测方法感知主用户信号信息,将干扰信号视为主用户信号并提出对干扰信号进行二元假设的能量检测,此外,充分利用对偶序列跳频系统的双信道进行能量检测接收,检测效果比单信道较好。仿真实验结果表明,对偶序列跳频系统在高斯信道环境下仿真的误码率与理论推导一致;在单跳信号的不同类型干扰下,干噪比达到-9 dB时,检测成功概率可达99%;该方法针对单音干扰检测性能,当干噪比等于-9 dB时,检测成功概率大于90%,虚警概率小于0.1;在虚警概率为0.1时,检测点数越多,检测成功概率越高;对偶序列跳频系统的双信道接收检测时长是单信道检测的1/2;若考虑单音干扰在全部信道下,则虚警概率为0.001时,单音干扰信号占比越低,检测成功概率越高。

基于Simulink的对偶序列跳频通信链路及门限设计仿真

以无线通信为背景,分析对偶序列跳频通信的基本原理和结构模型,由此,利用Matlab/Simulink软件搭建了对偶序列通信链路及门限设计的仿真模型。通过研究信号源发射模型,仿真通信链路在AWGN信道下的门限设计模型,观察模型的仿真波形及误码率情况:双门限结构与单门限结构相比,当信噪比在-20 dB~0 dB范围变化时,误码率降低了2~3个数量级,且当SNR大于-12 dB以上时,系统误码率大小降至零,通信的可靠性良好,对进一步研究对偶序列跳频系统具有参考意义。

双通道局部序列相关跳频同步捕获方法

针对传统跳频同步捕获过程中同步频点与业务通信频点的统计特性不同,导致同步信号易被侦察和干扰问题,提出一种基于双通道局部序列相关的跳频自同步捕获方法。该方法利用对偶序列跳频系统的双通道接收结构,通过对跳频长周期序列进行局部滑动相关匹配,实现跳频通信信号自同步。理论分析与仿真验证结果表明,该方法无需在载波上调制同步字头信息,具有较好的抗干扰能力,适用于对偶序列跳频等新型跳频抗干扰通信模式。

DSFH系统的双信道接收平衡检测及判决结构设计

对偶序列跳频系统较传统跳频通信具有很强的抗综合干扰能力,基于实际情况中存在的接收结构双信道平衡问题,提出了AWGN环境下仿真模型的信道平衡检测方法,分析了在AWGN环境平衡信道下的误码率及非平衡信道下的门限调整,设计了动态门限的判决结构。由链路仿真结果表明:在无信号时能够检测双信道接收结构的平衡状态;当信噪比在-22 dB~-14 dB变化时,非平衡信道下判决结构的检测性能达到了平衡信道时的性能要求。