相干接收多载波短波差分跳频抗干扰通信系统技术的研究

本项目拟在我们对传统跳频与差分跳频通信长期研究所取得的成果基础上，结合国家自然科学基金项目"基于软件无线电短波跳频通信系统中OFDM技术的研究"已构建的软件无线电平台，提出一种将OFDM的多载波传输思想与短波差分跳频相结合的方案。它将差分跳频的多跳信号在不同的可用频率集上并行发送，使每个传输符号的瞬时带宽小于信道的相干带宽，从而在保持系统高信息传输速率的同时，消除多径效应所导致的符号间干扰，使本系统能采用连续相位跳频及相干接收，以避免接收端非相干合并所引起的损失。采用理论分析与数值仿真相结合的方法，深入研究本系统在抗干扰通信、组网通信及降低峰均比等方面的理论与技术，以及如何在无干扰状态信息的情况下，利用各种阵列信号处理技术进行频率检测，以分离有用信号与干扰信号，提高本系统的抗干扰性能。本项目的完成将为短波差分跳频系统的改进与完善提供全新的思路，并将使短波差分跳频技术的研究获得突破性的进展。

在国家自然科学基金项目的资助下，课题组开展了相干接收多载波短波差分跳频抗干扰通信技术及其相关技术的研究工作，开展了差分跳频接收解调方法的研究，在卷积码构造G函数、Turbo码构造G函数的基础上，分别研究了逐符号译码、序列译码和迭代译码的性能，以及抗部分频带干扰的性能；研究了利用时频分集技术克服符号间干扰，提出了子载波快跳的BICM-OFDM编码调制方法，通过子载波的带内跳频获得带内的频率分集增益，将比特交织编码调制与OFDM相结合以获得编码增益，对比特交织编码调制技术和子载波快速跳频技术带来的比特误码率改善进行了理论分析，BICM技术可有效地改善衰落信道的性能，使编码增益达到10dB，当信噪比大于5.3dB时，子载波快速跳频技术可获得2dB的频率分集增益，在比特误码率为1e-5条件下，其系统的数据速率可达到14.4kb/s；开展了短波FH/OFDM的抗干扰性能的研究，研究了FH/OFDM系统跟踪干扰的最佳策略，分别在高斯白噪声信道和短波瑞利衰落信道条件下开展多音干扰、部分频带干扰时的抗跟踪干扰性能的研究，获得了短波FH/OFDM通信系统抗跟踪干扰的最优策略与方法；开展了Turbo码、LDPC码的短波差分跳频通信抗干扰性能的研究；在此基础上进一步开展喷泉码的研究，将低密度奇偶校验( LDPC)码引入差分跳频系统, 研究了其对差分跳频系统抗部分频带干扰性能的改善, 针对不同的干扰因子对非规则LDPC 码进行了优化, 给出了码长趋于无穷大时的抗干扰渐近集合平均比特误码率, 并对优化后的LDPC码与规则LDPC 码的抗干扰性能进行了仿真，提出了一种迭代干扰状态估计及译码算法，具有极强的抗干扰能力；同时分析了喷泉码的构造方法，并从系统结构上改善了短波差分跳频通信系统的传输性能和抗干扰性能，最后，作为创新与开拓型研究，课题组进一步开展了基于RBF神经网络的正交模型预测方法的研究，并应用于跳频通信的信号检测，并通过空间分集差分跳频方法的研究，改善差分跳频系统抗部分频带干扰的性能。上述研究内容是对多载波短波差分跳频通信系统研究的发展，并完成了博士学位论文《多载波短波差分跳频通信技术的研究》、《分集差分跳频抗干扰及衰落性能的研究》，分别系统地研究了多载波短波差分跳频通信技术和分集差分跳频抗干扰及衰落性能，以及博士学位论文《喷泉码编译码实现及其性能优化的研究》，系统研究了喷泉码的构造