基于喷泉码的跳频抗干扰技术研究

跳频通信是一种广泛采用的抗干扰通信方式，对于语音和小容量的数字通信，设计合理的跳频系统较易满足干扰条件下的通信质量，但随着干扰技术的发展，以及多媒体和大容量数字信息传输对通信质量的需求越来越高，在宽带（70％以上频点被干扰）强干扰下进一步提高跳频通信系统的质量（QoS）是亟待解决的问题。由于强干扰环境下的跳频通信系统具有典型的删除信道特性，因此本课题将探索把跳频技术和喷泉编码技术在物理层进行融合的新型跳频抗干扰方法，并结合无比率编译码理论，提高强干扰环境下的跳频通信系统的通信质量和使信道速率逼近香农信道容量极限。本课题将从以下几个方面展开研究：研究结合跳频帧结构的喷泉编码理论及关键技术；研究不等差错保护（UEP）喷泉码编译码技术；研究基于喷泉编码的跳频图案产生技术，即结合UEP喷泉码编译码技术研究跳频图案产生算法，保证跳频系统在被严重干扰的情况下高质量的信息传输。

为提高复杂电磁环境下的跳频系统通信质量，利用喷泉码在删除信道传输中的性能优势，设计基于喷泉码的跳频纠删编码，设计新型应用于跳频通信系统的抗干扰理论以及关键技术。本课题将跳频技术和喷泉编码技术在物理层进行融合，设计基于喷泉码的跳频抗干扰体制，通过计算机仿真分析Raptor码和LT码在跳频系统受部分频带干扰下的译码开销、译码时延和误码率等性能指标。研究表明，通过引入编码冗余，在干扰带宽大于30%的跳频系统中仍能保证低于误码率10e-5的数据可靠传输；研究与跳频数据帧长度相匹配的短码长喷泉码，设计短码长喷泉码的度分布方案，在码长为950bit的条件下降低译码时延10%以上，保证了跳频系统的实时性；研究不等差错保护的喷泉编译码技术，使在小于20%的译码开销下，重要数据具有较高的保护等级和较短的恢复时间，并同时改善了重要信息、次要信息的译码性能，使比特删除概率降低一个数量级，进而保证跳频通信的可靠性和有效性。搭建了跳频喷泉编译码硬件平台，进行系统实验验证。研究结果表明，将本课题的研究成果应用于我国的跳频电台，可以有效提高跳频通信系统的抗干扰性能，保证其在强干扰环境下高质量的信息传输。