基于FPGA的自适应跳频系统的研究与实现

论文摘要

自适应跳频通信是一种比常规跳频通信更为有效地抗干扰通信技术。自适应跳频系统通过实时通信链路质量评估、自适应功率控制、自适应频率选择的技术,确保了信息的正确传输,增强了通信的可靠性。本文针对在军事无线通信抗干扰、保密性和电子对抗的需求,采用FPGA技术设计了一个短波频段的自适应跳频系统。作者较为深入地学习研究了自适应跳频通信的基本原理、关键技术、短波无线信道抗干扰技术。完成了自适应跳频系统的方案设计,给出了系统的总体结构,并设定了相关性能参数。依据设计方案,采用FPGA的开发工具,首先构建了常规跳频系统,其中包括信源、信道编码、伪码发生器、跳频器、调制解调、低通滤波器等模块。在此基础之上,重点研究与设计了信道估计模块和自适应频率替换模块；为了研究自适应跳频系统的抗干扰性能,设计构建了短波干扰信道模块；并在设定的噪声、衰落和干扰的短波干扰信道环境下,通过测定信号误码率和信号能量,得出相关信道质量评估结果,据此进行单个、多个坏频点的替换或者整个频段的替换,完成了自适应跳频功能。通过对2MHz-5MHz和6MHz～9MHz频段的常规跳频系统和自适应跳频系统的仿真测试与结果分析,得到了相关结论。仿真和测试结果表明：该自适应跳频系统能够正确地实现信道质量估计、频率自适应选择等功能,明显地改善了跳频系统的抗干扰能力,提高了通信质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 自适应跳频通信的研究与应用
• 1.2 FPGA技术的发展与应用
• 1.3 本文的研究目标和主要内容
• 第2章 自适应跳频系统
• 2.1 跳频系统理论
• 2.1.1 跳频通信
• 2.1.2 跳频系统工作原理
• 2.1.3 跳频系统的关键技术
• 2.1.4 跳频系统的主要技术指标
• 2.2 跳频通信的抗干扰技术
• 2.2.1 短波信道
• 2.2.2 跳频通信对抗干扰的策略和方法
• 2.3 自适应跳频系统理论
• 2.3.1 自适应跳频系统工作原理
• 2.3.2 自适应跳频系统的关键技术
• 2.3.3 短波通信自适应技术
• 第3章 自适应跳频系统的设计与实现
• 3.1 系统方案设计
• 3.1.1 系统结构设计
• 3.1.2 参数设计
• 3.1.3 开发工具FPGA
• 3.2 跳频发送模块的设计
• 3.2.1 时钟模块
• 3.2.2 跳频图案和跳频表的设计
• 3.2.3 跳频器模块
• 3.2.4 信源和信道编码
• 3.2.5 载波调制模块
• 3.3 短波信道和人为干扰模块
• 3.3.1 瑞利衰落和噪声模块
• 3.3.2 跟踪式干扰与阻塞式干扰模块
• 3.4 跳频接收模块设计
• 3.4.1 载波解调模块
• 3.4.2 FIR低通滤波器模块
• 3.4.3 码元判决模块
• 3.4.4 信道解码模块
• 3.5 自适应跳频模块设计
• 3.5.1 信道检测与估计模块
• 3.5.2 自适应跳频信号产生模块
• 第4章 自适应跳频系统的仿真结果与分析
• 4.1 发送模块的仿真结果与分析
• 4.1.1 时钟模块
• 4.1.2 信源模块和信道编码
• 4.1.3 跳频图案
• 4.1.4 跳频器
• 4.1.5 载波调制
• 4.2 接收模块的仿真结果与分析
• 4.2.1 载波解调
• 4.2.2 FIR低通滤波器
• 4.2.3 码元判决
• 4.2.4 信道解码
• 4.3 基于误码率自适应模块的仿真结果与分析
• 4.3.1 人为干扰的自适应跳频
• 4.3.2 噪声的自适应跳频
• 4.3.3 衰落的自适应跳频
• 4.3.4 多频干扰、噪声和衰落的自适应跳频
• 4.4 基于接收信号能量的自适应模块的仿真结果与分析
• 结论
• 参考文献
• 附录 系统总体R丁L级电路结构图
• 致谢
• 研究生履历