一种波形隐身通信发射机教学实验系统的设计与实现

发布时间：2020-07-30 15:26

【摘要】：隐身通信技术是保证通信安全的重要手段之一,高校在培养通信类专业国防生的课程设计中关于隐身通信技术的教学由于缺少实验条件或其他原因,导致学生只能通过课本来了解基本的通信原理和通信过程,很难理解编码、扩频、调制和跳频等一系列隐身通信技术在实际应用的过程中扮演何种“角色”以及“角色”的意义。针对这种情况,本文提出设计一套具有易操作、可视化、软硬件平台相结合的波形隐身通信发射机教学实验系统。通过实验,学生可以直观地观察到不同的通信隐身技术对信号的影响,加深对通信隐身技术的了解,增强实践能力。基于上述思想,本文分析了高校通信教学实验室建设的基本要求,并吸收了《通信原理》等课程实验教学系统的优点,设计和实现了一套基于FPGA的波形隐身通信发射机实验教学系统。首先,通过文献综述了高校通信类专业国防生教育的实验教学环境现状和美军战术数据链的发展情况,分析了隐身通信实验教学开展的必要性。其次,研究了隐身通信技术的基本原理和关键技术,并给出了隐身通信系统的性能表征参量。然后,根据实验教学系统的设计要求,设计了一套基于FPGA的波形隐身通信发射机教学实验系统的硬件平台和基于Windows7 x64系统上的上位机软件平台。随后,详细论述了上位机软件平台的设计与实现过程,同时给出上位机软件与硬件通信的PCI-e通道设计与实现过程。最后,测试并验证了上位机软件平台各个模块功能,提出了系统整机的测试流程并对照测试流程验证了整个隐身通信教学实验系统的准确性。实验结果表明,所设计的基于FPGA的波形隐身通信发射机实验系统达到了预期的设计目标,能够满足相关教学实验的要求。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN91-4;G434
【图文】：

序列编码,扩频,跳频,发射端

隐身通信系统是指完成波形隐身通信这一过程所需的全部设备和传输通道４１，逡逑一般地，隐身通信波形会采用编码、扩频、调频和调制技术来完成隐身工作，其框逡逑图如图２．１所示。逡逑原始消息序列逦Ｉ逦恢复的消息序列逡逑发逦丨逦接逡逑射扩频Ｉ解扩；收逡逑—；—＾逦Ｉ逦＾ｒ￣逡逑上山逦调制１逦Ｉ逦解调上山逡逑ｍ邋‘…ｔ逦ｉ逦一ｔ逦}0逡逑跳频邋逦＞？信！道邋逦？邋解跳逡逑Ｉ逡逑图２邋１邋隐身通信系统模型逡逑如图２．１所示，发射端的原始消￡序列编码、扩频、调制以及跳频后经由逡逑信道传输到接收端。接收端与发射端的处理方式相对应，先解跳，然后再解调、解逡逑扩，最后再进行解码来恢复传输的消息序列。逡逑２．１．２信息及其度量逡逑早在１８５９年，英国物理学家Ｊａｍｅｓ邋Ｃｌｅｒｋ邋Ｍａｘｗｅｌｌ就提出一种关于“信息”的逡逑定义——气体的温度取决于其粒子的“或然的”运动，而这种运动依赖于我们做掌逡逑握的此类运动的信息。不同的研宄领域对信息的定义也不尽相同，直到近代，科学逡逑家将信息重新整理定义为消息中所包含的有效内容逡逑６逡逑

消息,信息,信号,硕士学位论文

硕士学位论文逡逑ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ邋ＴＨＥＳＩＳ逡逑对于通信而言，其目的在于传递消息中所包含的信息。这样就引出一个问“是谁在释放信息？邋”。美国物理学家Ｊｏｈｎ邋Ａｒｃｈｉｂａｌｄ邋Ｗｈｅｅｌｅｒ提出了这样一个定即消息是信息的物理表现形式，信息是其内涵。消息的概念一经提出，另一个问也随之而来：“是谁在传递消息？”。科学家们由此定义了一个新的概念——“信是消息的具体表现形式，如图２．２。逡逑

调制信道,编码信道,信道,信息

逦公式邋２．３逡逑２．１．３信道逡逑信道从字面意思可以通俗的理解为信号传输的通道。在图２．１所述的通信系统逡逑中，信道是隐身信号传输的通道。在通信原理中是这样定义信道的，即它是指以传逡逑输媒质为基础的信号通道。若信道仅仅指的是信号的传输媒质，那么这种信道我们逡逑称之为狭义信道；若信道不仅是传输媒质，而且包括通信系统中的一些转换装置，逡逑则我们称之为广义信道。狭义信道按照传输媒质的不同，可分为无线信道和有线信逡逑道两种；广义信道按照功能来划分，可分为调制信道和编码信道。逡逑［ｍａｍ逡逑＿邋ｆ广义信道：含传输媒质及其他转换装置１逦（按功能划分）逡逑１５逦Ｉ编码信道逡逑＾邋ｒ邋１逡逑道逦！无线信道逡逑狭义信道：仅为传输媒质＾逦（按媒质划分）逡逑１逦有线信道逡逑Ｉ逡逑图２．３信道概念划分逡逑调制信道是指信号从调制器输出端到解调器输入端之间的部分；编码信道是指逡逑信号从编码器输出端到译码器输入端之间的部分。对于调制、解调，信号在媒质和逡逑转换装置中都有一定的变换？，对于编码、译码，编码的数字序列和译码的数字序列逡逑也存在的一定的变换。逡逑图２．４调制信道和编码信道逡逑上节中论文研宄了信息及其度量。对于某一信息来讲

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