差分跳频通信系统机理与仿真(7)

-沈阳理工大学学士学位论文

响系统的误码性能。频率转移函数( G 函数) 的自由距越大,频率路径被误选的概率就越低,系统的误码率性能越好。所以在设计频率转移函数时应使其自由距最大化。

(2) G函数设计与译码算法研究相结合,仍是提高系统性能的一个重要途径,而不是在设计中单独考虑某一部分。

(3) 当前的研究只是停留在仿真阶段,由于各文献的假设条件及仿真前提有一定的不同,因此在实际应用中各算法的优劣有待进一步检验。

3 差分跳频通信关键技术研究

3.1 G函数

3.1.1 G函数算法种类

G函数的种类有许多，是差分跳频系统中的核心部分。下面介绍几种G函数的算法：

1）基于可加性模糊系统的差分跳频G函数

基于可加性模糊系统的G函数算法[15]具有较高的复杂度、较强的隐蔽性和抗破译性，该算法产生的图案具有良好的随机性和均匀性。 2）基于云模型差分跳频G函数

云模型是李德毅教授提出的一种定性定量转换模型，它将模糊性和随机性有机的结合起来。利用该G函数[28]产生的图案具有较好的汉明相关性，均匀性和连续性，且具有较高的复杂度和保密度。该G函数产生的图案具有较强的抗破译性，提高了通信的保密安全性。

3）一种增强型差分跳频G函数

传统的差分跳频G函数的最小自由距离受限于频点个数，若要改善系统性能，必须增大系统带宽。增强型差分跳频G函数算法能增大G函数的最小自由距离有距离，提高差分跳频通信系统性能。

4）基于可逆型哈希函数的差分跳频G函数[29]

该G函数算法基于可逆整型哈希函数的加密原理，由该函数产生的图案不仅有良好的随机性和均匀性，而且具有易于硬件实现和密钥产生控制的特点。

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5）基于素数序列的差分跳频G函数

基于素数序列的差分跳频G 函数是在简单相加G函数和基于移位寄存器G函数存在随机性不足的基础上，结合素数序列而构建起来的，该G函数产生的序列有良好的均匀性和近似理想的随机特性，克服了已有几种G函数的随机性能的不足，可提高差分跳频通信系统的抗干扰性能。 6）基于TCM的差分跳频G函数

该种G函数设计方法给出了调制编码器模型和系统模型。基于TCM调制的G函数设计方法提高了系统的性能，与网络编码调制有所不同的是G函数增益是通过增加频率域的冗余度获取的。

7）基于m序列的差分跳频G函数

基于m序列的差分跳频G函数具有结构简单，易于控制等优点。采用该算法的差分跳频系统能够均匀使用频点集合内的每个频点。在实际的工程实现上，该种差分跳频系统不需要调制解调，直接用射频频率的相关性表示数据信息，当前跳的频率由前一个跳频频率和当前传输的信息符号决定。

3.1.2基于m序列的G函数算法

差分跳频G函数的核心内容是利用频率的相关性来携带待发送的数据信息,同时所产生的频率序列应具有良好的随机性和均匀性。一般认为G函数表达式为:

Fn?G?Fn?1,Xn?,是利用前后率Fn,Fn?1之间的相关性来携带信息Xn,本文对此进行了扩展。本文提出的G函数由前一跳的频率Fn?1,m序列和当前的信息Xn来决定当前的频率值Fn ,数学表达式为Fn?G?Fn?1,Xn,m?。G是一个特定的频率转移函数,可以看作一个有向图,有向图中的每个节点代表频率集中的一个频率点,每个节点分出f = 2BPH个分叉,BPH代表每跳传输的比特数,f也称为扇出系数。每个分叉上都标有当前的信息符号,以包含64频点的频率集为例, 传输比特流按每BPH个比特构成一个符号组成传输符号流,按照给定的差分跳频有向图产生相应的频率序列。相邻跳变频率之间通过数据序列建立了一定的相关性,亦即相邻频率的相关性携带了待发送的数据信息, Xn可取1～4 比特, 所以也将这种称之为相关。当每跳传输一个比特时,即BPH=1，各节点有2个分叉。发射频率序列的形成过程如图3.1所示，其中实线代表实际传输的路径，虚线代表可能的传输路径。

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图3.1信息控制发送频率序列有向图

为满足各频率点可以均匀地出现,频率转移函数G应该满足以下两个条件: (1) 每个频率节点的转入路径数和转出路径数一样均为f 。 (2) 除整个频率状态空间外,不存在任意个频率状态组成的闭集。

在发送端,通过频率和数据序列的相关编码,从频率集中映射出要发送的频率。例如,当频率集中频率个数为N，Xn取2比特,即1 跳携带2 比特信息时,设当前频率为fi,则下一跳的频率为fi?1等概取自G函数算法(可以看作一个有向图) 确定的频率集中频率之一。设每跳传输2 比特,频点数为N = 64 时, G函数算法原理如下:将频率集p 分成4 个子集,每个子集包含16 个频点,分别为p1 :0～15 ，p2 :16～31,p3 :48~63 ,p4 :48~63 。m 序列控制序列在不同的子集上跳变,控制关系如表3-1所示。

表3-1 m序列对子集的控制关系

m P

00 P1 01 P2 10 P3 11 P4 取4个同心圆,在每个圆周上对应取16个均匀的点,则从里到外4个圆周上的点分别对应4个子集P1,P2,P3,P4。对于子集P1上的跳变规律描述如下:设当前频点为fq,传输的数据经编码后为x2x1 ,下一点为fq?1,则q1由式(3-1) 决定 …… 此处隐藏：717字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……