基于直扩空时的多域联合MIMO通信抗干扰技术研究
发布时间：2020-09-03 19:04
随着科学技术的迅速发展,信息战争已经成为军事发展的必然趋势,然而在军事战争中,复杂的电磁环境和敌方干扰都对军用通信系统的可靠性造成恶劣影响。扩频通信作为军事通信领域主要的无线通信抗干扰体制,具有良好的抗截获和抗干扰性能,但随着敌方干扰强度的不断提高,传统扩频技术必然要有所突破,需要深入研究新型的多域联合综合抗干扰技术。多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术能够大幅度增强通信系统的可靠性并抑制信道衰落,从而增强通信系统的抗干扰能力。针对以上研究背景,本文开展了对多域联合MIMO通信抗干扰技术的研究,建立了全新的直扩空时多输入多输出(Direct Spread Space-Time MIMO,DSST-MIMO)通信系统和空时直扩多输入多输出(Space-Time Direct Spread MIMO,STDS-MIMO)通信系统,这两种系统分别基于本文提出的直扩空时(Direct Spread Space-Time,DSST)编译码算法和空时直扩(Space-Time Direct Spread,STDS)编译码算法,实现信息在空间域、时间域和功率域的多域联合传输,极大增强通信系统的抗干扰能力。在理想信道下对通信系统进行初步仿真可验证,2发1收天线规模下这两种通信系统的性能相似,但STDS算法比DSST算法更复杂;又验证2发1收和4发4收天线规模的DSST-MIMO通信系统相比于空时分组码(Space-time Block Code,STBC)通信系统和直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)通信系统,具有显著的抗干扰优越性。为了进一步验证DSST-MIMO通信系统的抗干扰性能,本文选取三种军用通信典型干扰(宽带干扰、单音干扰和脉冲干扰)分别加入通信信道对系统实施干扰。分析宽带干扰、单音干扰和脉冲干扰的干扰原理和不同干扰因素对干扰强度的影响,并选取2发1收和4发4收天线规模的DSST-MIMO通信系统,仿真得到在这三种干扰下的信干比-误码率曲线,并对比STBC通信系统和DSSS通信系统,对DSST-MIMO通信系统抗干扰性能的优越性作出具体分析,分析结果验证了多域联合MIMO通信系统的抗干扰优越性。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN975
【部分图文】：
有利于防止信息被窃听。除上述一些特点外，由于信号在扩频之后占据的频带很宽，频谱成分同时衰落的可能性比较小，并不会使信号产生严重畸变，所以扩频通信的抗衰落能力很强。另外，扩频通信系统对非线性失真不敏感，所以非常适用于需要硬限幅器的系统中。扩频技术一般可以分为三类：第一类是直接序列扩频系统，用高速伪随机序列扩展低速发送信息序列，扩展后的信号带宽远大于原信息序列带宽；第二类是频率跳变系统，发射机频率（载波频率）的跳变受控于伪随机序列，按照伪随机序列的指令（预先指定的频率）随机离散地跳变；第三类是线性调频或“鸟声”调制，载波频率在一连续时间上线性变化扫过宽频段[25]。在上述各类扩频系统中，直接序列扩频（后文简称直扩）是使用最普遍的一种，也是本文重点研究的一种，下面主要介绍这种扩频技术。2.1.2 直扩通信组成及分析直扩系统的结构原理方框图如图 2.1 所示。
无论有多少根发射天线，都只经历 1 次扩频和 1 次编码。显而 DSST 通信系统过程更繁琐，而且发射天线越多，繁琐性更高能一样时，本文选择一种更简便的 DSST 通信系统作为研究重-MIMO 通信系统仿真-MIMO 通信系统仿真结果及分析证本文 DSST-MIMO 通信系统的通信性能，按照上节的参数设 1 收和 4 发 4 收。扩频码是 m 序列和 Gold 序列，线性反馈移值为[1，1，1，1，1]，m 序列本原多项式为5 2f ( x ) x x 1 序列，两个本原多项式分别为5 3f ( x ) x x 1和5 4f ( x ) x x益是 15dB。道下天线规模为 2 发 1 收时，STBC 系统、DSSS 系统、DSST-m 系率曲线如图 3.10 所示，天线规模为 4 发 4 收时，DSSS 系统、和 DSST-g 系统的误码率曲线如图 3.11 所示。
3.11 天线 4 发 4 收时 DSSS、STBC、DSST-m 与 DSST-g 通信系统性能中曲线可以得知： 3.10 和图 3.11 都能发现，无论收发天线数量是 2 发 1 收还是统相比于传统的 STBC 系统和 DSSS 系统有显著的优越性，术都有良好的抗干扰性能。在图 3.10 中天线规模是 2 发 1 收时 系统误码率要低于 STBC 系统，这意味着 DSSS 系统性能相比好，说明这种情况下直扩增益要优于分集增益；而在图 3.11 中在同一信噪比下，STBC 系统误码率要低于 DSSS 系统，这意味于 DSSS 系统性能会更好，说明这种情况下分集增益要优于直益会受到展宽频谱的倍数等参数的影响，分集增益会受到天线益或大或小都与多域联合 MIMO 通信系统的参数设置有关，别有各自的优势。 3.10 中可以看出，当天线规模为 2 发 1 收时，在误码率为1 系统和 DSSS 系统所对应的信噪比分别约是 6dB、20dB 和 1
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN975
【部分图文】：
有利于防止信息被窃听。除上述一些特点外，由于信号在扩频之后占据的频带很宽，频谱成分同时衰落的可能性比较小，并不会使信号产生严重畸变，所以扩频通信的抗衰落能力很强。另外，扩频通信系统对非线性失真不敏感，所以非常适用于需要硬限幅器的系统中。扩频技术一般可以分为三类：第一类是直接序列扩频系统，用高速伪随机序列扩展低速发送信息序列，扩展后的信号带宽远大于原信息序列带宽；第二类是频率跳变系统，发射机频率（载波频率）的跳变受控于伪随机序列，按照伪随机序列的指令（预先指定的频率）随机离散地跳变；第三类是线性调频或“鸟声”调制，载波频率在一连续时间上线性变化扫过宽频段[25]。在上述各类扩频系统中，直接序列扩频（后文简称直扩）是使用最普遍的一种，也是本文重点研究的一种，下面主要介绍这种扩频技术。2.1.2 直扩通信组成及分析直扩系统的结构原理方框图如图 2.1 所示。
无论有多少根发射天线，都只经历 1 次扩频和 1 次编码。显而 DSST 通信系统过程更繁琐，而且发射天线越多，繁琐性更高能一样时，本文选择一种更简便的 DSST 通信系统作为研究重-MIMO 通信系统仿真-MIMO 通信系统仿真结果及分析证本文 DSST-MIMO 通信系统的通信性能，按照上节的参数设 1 收和 4 发 4 收。扩频码是 m 序列和 Gold 序列，线性反馈移值为[1，1，1，1，1]，m 序列本原多项式为5 2f ( x ) x x 1 序列，两个本原多项式分别为5 3f ( x ) x x 1和5 4f ( x ) x x益是 15dB。道下天线规模为 2 发 1 收时，STBC 系统、DSSS 系统、DSST-m 系率曲线如图 3.10 所示，天线规模为 4 发 4 收时，DSSS 系统、和 DSST-g 系统的误码率曲线如图 3.11 所示。
3.11 天线 4 发 4 收时 DSSS、STBC、DSST-m 与 DSST-g 通信系统性能中曲线可以得知： 3.10 和图 3.11 都能发现，无论收发天线数量是 2 发 1 收还是统相比于传统的 STBC 系统和 DSSS 系统有显著的优越性，术都有良好的抗干扰性能。在图 3.10 中天线规模是 2 发 1 收时 系统误码率要低于 STBC 系统，这意味着 DSSS 系统性能相比好，说明这种情况下直扩增益要优于分集增益；而在图 3.11 中在同一信噪比下，STBC 系统误码率要低于 DSSS 系统，这意味于 DSSS 系统性能会更好，说明这种情况下分集增益要优于直益会受到展宽频谱的倍数等参数的影响，分集增益会受到天线益或大或小都与多域联合 MIMO 通信系统的参数设置有关，别有各自的优势。 3.10 中可以看出，当天线规模为 2 发 1 收时，在误码率为1 系统和 DSSS 系统所对应的信噪比分别约是 6dB、20dB 和 1
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本文编号：2811843
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