多径衰落信道下的慢跳频通信系统仿真研究

论文摘要

无线通信技术的发展以及全球信息化进程的加快,给人类带来了诸多方便。但同时,电子产品产生的频率干扰日益严重,信号通信频段在不断耗尽。这种情况下,无线通信技术的发展开始偏向于如何在现有系统中增强系统的抗干扰性能。跳频通信是扩展频谱通信技术的一种,它采用“躲避”的方法,“随机地”改变信号载波频率,使其免于干扰的影响。本文首先给出了课题研究的背景,跳频技术的发展现状尤其是慢跳频通信技术研究发展的现状,然后对跳频通信技术的基本原理、系统架构组成、影响其性能的主要参数、跳频技术的分类方式等给出了简洁的介绍。对无线信道尤其是小尺度衰落信道中的多径衰落信道进行详细地介绍,为后面信道的仿真打下理论基础。接着对MFSK调制下的慢跳频通信系统(Slow Frequency Hopping,SFH/MFSK)在多径瑞利衰落信道中最坏情况下的码间干扰对信号误比特率的影响进行了理论分析。系统仿真基于MATLAB7.1。首先给出慢跳频通信系统的整体仿真框架,对其中重要模块的工作原理及其实现方式进行详细的说明。然后分别在AWGN信道和多径衰落信道下对SFH/MFSK系统进行仿真研究。仿真结果表明,AWGN信道下频移键控的调制指数M对SFH/MFSK系统的误比特率性能影响比较大,跳频频率数目K和每跳传输码元个数L对系统性能的影响相对比较小；而在多径衰落信道下,系统参数M、K和L的变化对SFH/MFSK系统误比特性能均有较大影响,特别是信道的多径时延对SFH/MFSK系统误比特率的影响最为严重。为了进一步研究多径时延对系统性能的影响程度,最后给出一种基于接收端理想补偿的模型。仿真结果显示,SFH/MFSK系统的误比特性能得到明显改善。本文的仿真研究为今后研究无碰撞区准同步跳频系统如何克服多径衰落建立了较好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 跳频技术的发展现状
• 1.3 慢跳频技术研究发展的现状
• 1.4 本论文的研究思路和内容安排
• 第2章 跳频通信技术原理
• 2.1 跳频通信系统的组成结构
• 2.2 跳频通信系统的数学传播模型
• 2.3 主要技术参数
• 2.4 跳频序列简介
• 2.5 跳频通信系统的分类
• 2.6 本章小结
• 第3章 多径衰落信道下SFH/MFSK系统误比特性能分析
• 3.1 引言
• 3.2 无线信道模型分析
• 3.2.1 无线信道对信号的影响
• 3.2.2 小尺度衰落信道的分类
• 3.2.3 多径衰落信道模型
• 3.3 多径衰落信道下的SFH/MFSK误比特性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 多径衰落信道下的SFH/MFSK系统仿真平台搭建
• 4.1 多径衰落信道下的SFH/MFSK系统原理框架
• 4.2 基于MATLAB的仿真平台搭建
• 4.2.1 系统整体仿真模型实现
• 4.2.2 发送端仿真模块实现
• 4.2.3 信道仿真模块实现
• 4.2.4 接收端仿真模块实现
• 4.3 本章小结
• 第5章 多径衰落信道下SFH/MFSK系统仿真结果与分析
• 5.1 AWGN信道下系统的仿真结果及分析
• 5.1.1 参数设置
• 5.1.2 仿真结果及其分析
• 5.2 多径衰落信道模型A下系统仿真结果及分析
• 5.2.1 参数设置
• 5.2.2 仿真结果及其分析
• 5.3 多径衰落信道模型B下系统仿真结果及分析
• 5.3.1 参数设置
• 5.3.2 仿真结果及其分析
• 5.4 多径衰落信道模型C下系统仿真结果及分析
• 5.4.1 参数设置
• 5.4.2 仿真结果及其分析
• 5.5 对多径衰落信道接收端进行时延理想补偿后系统仿真结果及分析
• 5.5.1 参数设置
• 5.5.2 仿真结果及其分析
• 5.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果