压缩频谱的Turbo-DFH系统性能分析

摘要

短波通信是一种长远距离的军事通信技术，它是利用电离层经过反射来进行传输的，但同时该技术又存在着信号干扰严重和信道衰落等技术难点，并且由于短波通信所在工作频段带宽是有限的，其通信信道相当拥挤，因此如何进一步提升短波通信的质量，就成为了当前研究的重点。
　　差分跳频（Differential Frequency Hopping，DFH）技术主要应用于短波通信领域。DFH系统的性能主要取决于G函数的设计，本文首先针对DFH系统的G函数特点给出了一种改进Viterbi译码具体实现算法，并与常规Viterbi译码算法进行对比；在此基础上，与频谱压缩技术相结合，给出了一种压缩频谱的 DFH（Compressed Spectrum DFH，CS-DFH）系统，并对CS-DFH系统进行仿真性能分析。
　　为了进一步提高DFH系统性能，将Turbo码与G函数的设计相结合也是DFH系统发展的主要方向之一，本文将 Turbo-G函数进行了归一化译码算法理论推导和仿真分析，同时对影响 Turbo-G函数性能的交织器进行了深入研究，分析对比了三种迫零交织器算法的性能；将压缩频谱技术和 Turbo-G函数结合起来，提出了一种压缩频谱的Turbo-DFH（Compressed Spectrum Turbo-DFH，CS-Turbo-DFH）系统，给出了其频率映射函数F的具体实现方法，最后对CS-Turbo-DFH系统在不同参数下的性能进行仿真，并将其与Turbo-DFH系统在AWGN和Rayleigh信道下的抗干扰性能进行分析。
　　本文内容共五章。第一章，阐述了短波通信原理及主要的扩跳频系统，描述了DFH技术应用领域和发展现状；并给出了论文各章节的主要研究内容。第二章，针对G函数特点，提出了改进Viterbi译码算法并进行理论推导和仿真验证。第三章，描述了Turbo-G函数的编译码结构，推导了Turbo-G函数的归一化译码算法及运算复杂度；给出了三种Turbo-G函数的迫零交织器并进行了仿真对比。第四章，描述了CS-Turbo-DFH系统结构，给出了G函数中频率映射函数F的具体实现方法；对CS-Turbo-DFH系统在不同参数下的性能进行仿真对比，同时对CS-Turbo-DFH和Turbo-DFH在不同信道下的抗干扰性能进行了仿真分析。第五章，对全文的贡献进行总结，给出了未来的研究方向。

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缩略词表

主要数学符号表

第一章 绪论

1.1短波通信原理

1.2扩跳频通信技术

1.3差分跳频通信技术发展现状

1.4论文研究意义、内容及结构安排

第二章 差分跳频系统的研究

2.1差分跳频系统的结构

2.2 G函数原理

2.3频率序列译码

2.4压缩频谱差分跳频系统

2.5本章小结

第三章 Turbo-G函数的迫零研究

3.1 Turbo编译码结构

3.2 Turbo-G函数的编译码结构与工作原理

3.3 Turbo-G函数的迫零交织器

3.4 Turbo-DFH和CS-DFH系统的仿真与性能对比

3.5本章小结

第四章 CS-Turbo-DFH系统的研究与性能分析

4.1 CS-Turbo-DFH系统的结构

4.2 CS-Turbo-DFH系统的仿真设计与性能分析

4.3 CS-Turbo-DFH系统的抗干扰性能分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结与贡献

5.2下一步研究方向

致谢

参考文献

附录

攻硕期间的研究成果