基于自编码器和直接序列扩频的端到端无线通信技术研究

基于自编码器和直接序列扩频设计实现了一种无线扩频通信系统,并采用数据驱动方式开展端到端训练、验证、测试,同时重点研究了信道规模、编码速率等超参数和干扰信号对系统块误码率性能的影响。仿真结果表明,该系统面向多种超参数具有较好的块误码率性能,且基于直接序列扩频,面向多种规格干扰信号具有较强的抗干扰能力。

直接序列扩频信号参数估计研究

随着现代电子技术,特别是数字技术的发展,通信技术在保密性、可靠性和抗干扰性方面都得到了前所未有的发展。由于直接序列扩频(DSSS)通信比常规通信具有更强的抗干扰、抗截获能力,所以得到了越来越广泛的应用。而对此类信号的检测需求在民用及军用中均十分迫切的情况,笔者通过对直接序列扩频信号原理分析,提出了一套检测算法,并验证了其有效性。

新型直接序列扩频通信方法

针对传统直接序列扩频通信复杂多径环境下性能受限且频谱利用效率低的问题,提出了一种时频混合直接序列扩频接收机结构的循环前缀(CP)块传输结构扩频系统,采用频域最大比合并(MRC)同时实现均衡和解扩过程,在获得最佳接收性能的同时,省略了IFFT过程,显著降低了计算复杂度。在此基础上,提出了利用恒包络零自相关(CAZAC)序列取代m序列作为扩频序列,在不增加计算复杂度的同时显著提升系统的性能。最后,提出了一种基于循环码移位键控(CCSK)的高速扩频通信方法,解决了传统直接序列扩频频谱利用效率低、传输速率受限的问题,并利用傅里叶变换时域循环移位的性质,设计了一种低实现复杂度的CCSK解扩方法,将CCSK解扩所需的乘法次数由O(N^(2))降为O(Nlog N),极大减少了资源消耗。仿真结果表明,相较于已有直接序列扩频方法,所提方法无论是在高斯还是复杂多径信道环境下均获得了3 dB左右的性能增益。

水声直接序列扩频通信捕获电路的优化设计

通过对水下声通信直接序列扩频通信信号捕获算法的研究,利用本地标准样本具有周期性特点对匹配滤波捕获算法进行改进,提出一种面积优化、低功耗的匹配滤波信号捕获电路设计方法。该方法基于流水线技术,采用先加后乘的电路结构,较传统结构减少了运算电路的乘法器数量。经过EDA工具综合仿真和实际系统验证,该方法较传统匹配滤波捕获电路节省了42.45%的逻辑资源,电路动态功耗降低了43.17%。该设计方案已成功用于一种基于FPGA实现的支持码分多址接入的水声直接序列扩频通信系统中。

多用户混沌序列扩频通信系统设计与性能分析

该文介绍了多用户混沌扩频通信系统原理,分析了Chebyshev,Logistic,Tent 3种混沌扩频序列的平衡性、相关性,建立了多用户混沌扩频通信系统动态可视化仿真模型,利用模型研究了这3种不同混沌扩频序列扩频码的初始值、信噪比、用户数以及截取的序列长度对系统误码率的影响。仿真结果表明,Chebyshev映射的扩频性能最好,Logistic映射次之,Tent映射最差,且这3种混沌扩频码的扩频性能均优于传统的扩频码。

直接序列扩频信号快速捕获

提出一种新的基于频域并行搜捕法的改进型快捕电路结构.该结构利用设计复用技术实现FFT单元和IFFT单元的复用;通过软件计算本地伪码FFT,并将其结果存储在ROM中,使硬件规模大幅减少;采用并行设计提高系统的运算速度;采用块浮点算法提高动态范围和运算精度.整个快捕电路由一块FPGA XC 2V 3000-5实现,工作时钟为29 ns,精度为1/4码片情况下,伪码捕获仅需4.145 m s.仿真和测试结果验证了设计的正确性.

直接序列扩频码元同步的快速捕获及跟踪

讨论基于软件无线电技术的直接序列扩频码元捕获及跟踪的快速算法。利用伪随机序列尖锐的自相关特性,通过计算中频接收信号与本地匹配滤波器的循环相关完成码元捕获,提出了循环相关的两种快速算法,并分析了正确捕获概率及平均捕获时间,最后给出码元跟踪的简便算法及精度。仿真及实验验证了所述算法的正确性和有效性,特别适用于信噪比较低、对设备体积及功耗限制严格的通信系统中。

直接序列扩频系统中线性调频干扰的抑制

针对直接序列 (DS)扩频系统中线性调频干扰的抑制 ,本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换的干扰抑制接收机的结构和相应的干扰抑制算法。根据线性调频信号在不同的分数阶傅里叶域呈现出不同的能量分布这一特性 ,利用分数阶傅里叶变换实现干扰信号的检测参数和估计 ,在此基础上 ,进行干扰分量的重建和抵消 ,从而实现对干扰的自适应抑制。性能分析和仿真实验表明 ,该方法不仅可以在较大的动态范围内有效地抑制线性调频干扰 ,而且计算简单 。

自编码扩频和直接序列扩频的性能比较

基于自编码扩频在传输数字信息时能实现扩频码动态可变的现象,讨论了自编码扩频的原理、传输特性,引入等效扩频增益描述其性能变化,并针对自干扰现象提出了改进方法。通过分析和仿真表明,虽然自编码扩频的增益与经典扩频实际上相同,但是通信的隐蔽性得到了改进。

直接序列扩频信号PN序列盲估计方法

在非协作信息侦测情况下,提出了一种实用的直接序列扩频(DS-SS)通信信号PN码序列的快速盲估计方法。该方法根据DS-SS基带信号的特点,首先采用二阶循环统计量估计PN码周期,然后利用分段互相关平均估计PN码同步始点;并在准确预估计这2个参数的基础上,将接收信号以PN码周期分成多个时段,利用多重互相关方法估计PN码序列。理论分析与仿真表明,该方法在截获信号信噪比很低的情况下有很好的估计性能,且无需任何先验知识,对PN码码型也没有任何限制,是一种有效的快速盲估计方法。

基于频域平滑循环周期图法的直接序列扩频信号的参数估计

根据直接序列扩频(DS-SS)信号的传输特点,将其建立为循环平稳模型.利用基于频域平滑的周期图估计了DS-SS信号的码元速率、载波频率、初始时间和初始相位,提高了参数估计精度.在循环谱密度函数的数字实现过程中,用频域平滑后的循环周期图估计循环谱密度函数,推导了在有限数据条件下循环谱的对称式周期图估计和频域平滑对称式周期图估计的方差表达式,分析了经过频域平滑后的DS-SS信号参数估计方差和估计精度.最后,仿真实验验证了算法的有效性.

采用FSK调制的直接序列扩频水声通信技术

水声信道的时变相位起伏使得实现可靠的相位跟踪比较困难,从而造成基于相位检测的水声通信接收机结构复杂。提出基于FSK调制的直接序列扩频(DSSS-FSK)水声通信系统。它采用FSK调制和非相干检测,对DSSS-FSK信号的相关解扩和RAKE解调方法进行了研究。数值仿真和湖试数据处理表明,DSSS-FSK信号兼有扩频信号抗多径、低截获概率和非相干检测简单可靠两方面的优点,特别适用于低信噪比、强多径的水声信道中。

直接序列扩频信号的初相和扩频码序列初始时间的循环谱估计

本文提出一种直接序列扩频信号参数估计的新方法,基于直接序列扩频信号的循环谱幅度与相位特性,利用特定处循环谱相位实现信号初相与扩频码初始时间的估计;该估计方法避免了多维搜索,计算量小,估计精度高,且不需要知道扩频码;文中对估计误差方差进行了理论分析,并通过仿真实验验证了其性能。

直接序列扩频通信中m序列的同步方案及其FPGA实现

文中介绍了直接序列扩频通信中m序列的两种主要同步捕获方法:滑动相关法和数字匹配滤波器法,并对其同步时间和抗噪声性能进行了理论分析和实验比较。结果表明,数字匹配滤波技术在直接序列扩频伪码同步捕获时,有其突出的特点,尤其在突发通信时,可以大大减少同步捕获时间。论文同时给出了其FPGA实现。

直接序列扩频的分层级联随机共振接收算法

为提高现有直接序列扩频通信的接收信号的解调增益,提出分层级联随机共振接收算法。通过在接收信号的载波下变频和基带信号解扩过程中分别设计级联双稳态随机共振系统,一方面实现了正弦载波信号的宽带化解调接收,另一方面实现了信道噪声的能量向信号能量的逐步转化。理论分析和仿真实验结果表明,所提算法可以通过改变采样频率扩大接收机的频谱适用范围,同时通过增加两层级联随机共振系统的级联数量提高接收机性能。

一种基于扩时的直接序列扩频系统抗脉冲干扰方法

为了提高直接序列扩频系统在脉冲干扰条件下的误码性能,提出了一种基于扩时技术的抗脉冲干扰新方法。对基于扩时技术的直接序列扩频(DSSS)系统模型及其脉冲抑制能力进行了分析,并提出了一种抗脉冲性能优越的扩时码方案。仿真结果表明,在误码率要求为1-0 6时,该方法和理想交织加纠错的方法相比,抗脉冲干扰能力提高了4 dB,并且不会降低信息传输速率,硬件实现容易。

基于直接序列扩频码的图像空间域水印技术

提出了一种基于直接序列扩频码的图像空间域水印方案.在建立数字图像水印的通信模型的基础上,通过生成原图的视觉掩模以充分保证图像的逼真度,在数字图像相应的空间域嵌入扩频码调制水印,同时利用纠错编码技术来进一步增强水印的抗干扰性能.水印的检测通过计算像差图像和原扩频码的相关性来实现.实验表明,该方案提高了数字水印的稳健性和隐蔽性,具有较好的主观效果.

非合作水声低载噪比直接序列扩频信号的载频估计方法

在非合作条件下,该文针对水声直接序列二相调制扩频信号的载频估计,提出了一种在载噪比较低和信号产生较大畸变情况下仍保持一定估计准确度的方法。分析了该类信号的功率谱特性,利用其载频处的谱包络下凹特性,提出功率谱包络局部极小值载频估计方法。论文采用重心法获得载频初值,再通过初值附近的局部最小值搜索以获得载频的精确估计。该算法复杂度低,低载噪比和信号失真情况下鲁棒性好,具有一定的实用价值。采用蒙特卡洛方法进行了仿真验证与性能评估,仿真结果与理论分析一致。海试结果也验证了该方法的可行性与实用性。

大多普勒偏移下直接序列扩频信号捕获新方法

针对具有大多普勒偏移的直接序列扩频信号捕获问题,提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)的多普勒和伪码分别并行搜索的捕获新方法。该方法利用伪码二相调制特性,通过乘法消除伪码影响,得到多普勒估计值,在此基础上运用圆周相关法得到的伪码相位估计值。计算机仿真表明,它能更快、更高精度地完成多普勒频率—伪码相位的二维搜索,且捕获时间与多普勒偏移大小无关,尤其适用于大多普勒环境。

直接序列扩频通信中干扰抑制的进化规划自适应非线性滤波技术

进化规划（ＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）是模拟生物界自然选择和变异机制的一种随机并行搜索优化算法。本文提出了应用于直接序列扩频通通信中窄带干扰抑制的基于进化规划的自适应非线性滤波技术，并与传统的自适应非线性滤波技术进行了比较，结果表明本文算法更优。不仅实现了自适应非线性滤波的全局寻优和快速收敛，而且提高了系统的稳定性，尤其对于极点靠近单位圆的ＡＲ模型信号干扰，滤波性能有较大的提高。