自適應(yīng)跳頻通信中高性能的跳頻序列研究與fpga實現(xiàn)

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1、第一章緒論3用于差分跳頻系統(tǒng)中，由于該類序列可以認(rèn)為由一個馬爾科夫鏈產(chǎn)生，不是真正意義上的偽隨機(jī)序列，其抗破解的能力較差；三是混沌跳頻序列[20~27]，該類序列具有較高復(fù)雜度和安全性，但其受數(shù)字處理器有限精度效應(yīng)的影響而具有短周期性，需要引入其他序列進(jìn)行擾動或組合使用多種映射方式，這使混沌序列的硬件實現(xiàn)變得復(fù)雜和困難，而且，混沌序列的自適應(yīng)變化能力不足；四是分組加密跳頻序列[36~40]，該類序列基于分組密碼理論，具有優(yōu)良的綜合性能指標(biāo)，而且保密性能強(qiáng)，易于硬件實現(xiàn)，但是其頻隙數(shù)只能是2的整數(shù)次冪大小，

2、不能進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。因此，針對現(xiàn)有跳頻序列的局限和自適應(yīng)跳頻通信的實際需求，迫切需要提出一種新的自適應(yīng)跳頻序列的理論方法，克服上述缺陷，應(yīng)用于實際的自適應(yīng)跳頻通信系統(tǒng)。1.3本論文所做工作及內(nèi)容安排本課題是西安電子科技大學(xué)與中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所合作項目“跳頻圖案產(chǎn)生技術(shù)研究”的主要部分。在對現(xiàn)有跳頻序列產(chǎn)生技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，本文提出了基于分組密碼理論與偽隨機(jī)映射技術(shù)的自適應(yīng)跳頻序列產(chǎn)生方法，并基于FPGA開發(fā)出相應(yīng)的硬件功能模塊，應(yīng)用于衛(wèi)星自適應(yīng)跳頻通信系統(tǒng)。本文具體內(nèi)容安排如下：

3、第一章為緒論部分，簡要介紹了自適應(yīng)跳頻通信系統(tǒng)勢不可擋的發(fā)展趨勢，分析了當(dāng)前跳頻序列的研究現(xiàn)狀，闡明了本課題的研究意義與來源。第二章詳細(xì)介紹了自適應(yīng)跳頻通信系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展概況，討論了自適應(yīng)頻率控制的原理和優(yōu)點，引出自適應(yīng)跳頻序列等關(guān)鍵技術(shù)的時間需求。第三章總結(jié)了現(xiàn)有跳頻序列的主要理論，包括跳頻序列的作用、跳頻序列的技術(shù)指標(biāo)、跳頻序列的設(shè)計要求、跳頻序列的主要產(chǎn)生方法等，并探討了現(xiàn)有跳頻序列優(yōu)缺點和自適應(yīng)能力。第四章主要介紹了本課題所設(shè)計的自適應(yīng)跳頻序列產(chǎn)生方法，對該類方法的相關(guān)理論進(jìn)行了討論與推導(dǎo)，

4、得到了一些的重要結(jié)論。第五章進(jìn)行了數(shù)據(jù)仿真與分析，對本文所提方法產(chǎn)生的自適應(yīng)跳頻序列的綜合性能進(jìn)行了統(tǒng)計與檢測，并與理論參考值以及常用的混沌序列進(jìn)行了比較，驗證了本文所提自適應(yīng)跳頻序列的良好性能。4自適應(yīng)跳頻通信中高性能的跳頻序列研究與FPGA實現(xiàn)第六章基于FPGA開發(fā)出自適應(yīng)跳頻序列的硬件產(chǎn)生模塊，對硬件模塊的邏輯正確性與運行可靠性進(jìn)行了測試，并設(shè)計和實現(xiàn)了基于流水線的大數(shù)據(jù)的快速求模方法。最后，總結(jié)本文的研究工作。第二章自適應(yīng)跳頻通信5第二章自適應(yīng)跳頻通信2.1自適應(yīng)跳頻通信概述2.1.1自適應(yīng)跳頻通

5、信的基本概念從廣義上講，自適應(yīng)跳頻（AFH，AdaptiveFrequencyHopping）是一種能夠根據(jù)信道條件的變化自動的進(jìn)行自適應(yīng)應(yīng)對的跳頻通信方式，其中的自適應(yīng)應(yīng)對技術(shù)包括頻率自適應(yīng)選用、功率自適應(yīng)控制、數(shù)據(jù)速率自適應(yīng)變化、天線自適應(yīng)調(diào)零等。從狹義上講，自適應(yīng)跳頻主要是能夠自適應(yīng)的選用通信質(zhì)量好的頻率。自適應(yīng)選用頻率技術(shù)是基于實時信道質(zhì)量評估（LQA，LinkQualityAnalysis）與頻率自動控制的通信技術(shù)。自適應(yīng)跳頻通信根據(jù)信道質(zhì)量評估的結(jié)果，實時或定時的剔除頻率集內(nèi)被干擾或信道條件不

6、好的頻率，同時將跳頻頻率集外，信道質(zhì)量良好并且沒有受到干擾的頻率添加入頻率集，從而保證頻率集的最佳頻率配置，并控制跳頻通信在該最佳頻率集上進(jìn)行頻率跳變。自適應(yīng)跳頻的頻率選用技術(shù)，使跳頻通信始終在無干擾或弱干擾且信道條件好的頻率上進(jìn)行，在很大程度上提高了跳頻通信中接收信號的質(zhì)量，從而提升了跳頻通信的整體性能。與傳統(tǒng)的盲跳頻通信相比，自適應(yīng)跳頻具有以下優(yōu)點：1）抗干擾和衰落能力強(qiáng)；自適應(yīng)跳頻具有實時信道質(zhì)量評估和頻率選用的功能，可以躲避開由于干擾或衰落引起的通信質(zhì)量不好的信道，因此，自適應(yīng)跳頻能夠很好對抗瑞利

7、衰落、背景噪聲干擾和敵對的部分頻帶干擾。2）通信效率高，信息傳輸速率大。自適應(yīng)跳頻基本上都在信道質(zhì)量好的頻率上進(jìn)行通信，接收端收到的信號質(zhì)量好，誤幀率和誤碼率低，同時避免了壞頻率的重復(fù)使用，提高了通信效率，增大了信息傳輸速率。目前，自適應(yīng)跳頻通信主要有三種類型，一是預(yù)選中心頻率，即通信雙方在跳頻同步建立前，首先從預(yù)定的頻率集中自適應(yīng)選擇出一個通信質(zhì)量好的頻率，以該頻率作為中心頻率生成跳頻頻率集進(jìn)行通信；二是預(yù)選頻率集，即通信雙方在跳頻同步建立前，首先從預(yù)定的頻率集中自適應(yīng)選擇出一部分通信質(zhì)量好的頻率組成跳

8、頻頻率集，然后在該優(yōu)選出的頻率集上進(jìn)行通信；三是并行自適應(yīng)選頻類，即通信雙方在通信的過程中，通過實時信道質(zhì)量評估不斷將壞頻率從頻率集中剔除，同時通過頻率自動探測不斷的將頻率集外的好頻率添加入頻率集，以增6自適應(yīng)跳頻通信中高性能的跳頻序列研究與FPGA實現(xiàn)加系統(tǒng)的自適應(yīng)能力、實時抗干擾的性能和信號的隱蔽特性[1]。最常用也是性能最好的自適應(yīng)跳頻是第三種類型，本文使用此類自適應(yīng)跳頻通信方式。1.3自適應(yīng)跳頻通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自適應(yīng)跳頻