宽带数据链抗干扰传输技术研究

论文摘要

本文涉及的宽带数据链需要在复杂的物理环境和恶劣的电磁环境下进行高速率、大容量信息传输,信息速率高到100Mbps以上,这样的应用需求对抗干扰通信体制提出了有别于传统军事通信抗干扰的新考验。本文的主要工作是探索当前宽带无线通信的两种主要支撑技术——正交频分复用（OFDM）和单载波频域均衡（SC-FDE）在宽带数据链中的应用,研究其在数据链无线信道环境及各种敌方人为干扰样式下的抗干扰性能,并结合信道编码、信道估计等抗干扰技术开展综合研究,采用比较研究的方法,为后续原理样机研制的体制选择提供理论参考。首先简单分析了宽带数据链在低仰角应用状态下空地无线链路特性,指出宽带数据链信道是一个严重的频率选择性衰落信道,同时呈现非时间选择性衰落特性,在此基础上建立起适用于宽带数据链的多径衰落信道模型——三径信道模型。本文建立了完整的OFDM和SC-FDE的仿真系统以对两种体制的抗干扰性能作比较研究。为建立这个系统,第三章中较为全面地介绍了两种技术的基本原理、数学模型及其关键技术——信道估计与均衡,为后文的仿真提供可靠的理论保证。第四章、第五章是本文的工作重点,通过具体理论分析和仿真验证相结合的方法,研究OFDM和SC-FDE系统在本文建立的三径信道模型下的性能,及采用信道均衡,信道编码技术后的性能改善;研究OFDM和SC-FDE系统在宽带噪声干扰、部分频带干扰、噪声脉冲干扰和音频干扰样式下的误码性能,及抗干扰技术。研究结果表明:（1）OFDM系统必须使用纠错编码技术才能满足宽带数据链应用需求,而SC-FDE可以不用编码就能对抗频率选择性衰落,但SC-FDE系统对信道估计精度敏感;（2）部分频带干扰、噪声脉冲干扰、音频干扰都能使OFDM系统性能恶化到信噪比与误码率呈反线性关系,其中最佳多音干扰对OFDM的损伤最大,只有噪声脉冲干扰对SC-FDE系统能起到最佳干扰效果,纠错编码对受干扰系统性能都有显著的改善。最后总结得出:SC-FDE系统更适合宽带数据链这种不对称通信系统的结论,为原理样机研制选择SC-FDE调制解调体制提供了有力的理论论证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 数据链抗干扰技术研究进展
• 1.3 抗干扰通信技术概述
• 1.4 论文安排
• 第二章 宽带数据链无线链路特性分析
• 2.1 无线衰落信道电波传播特性
• 2.1.1 时间色散参数（频率选择性）
• 2.1.2 频率色散参数（时间选择性）
• 2.2 雨衰对Ku 波段信号的影响
• 2.3 低仰角状态下空地无线信道建模
• 2.3.1 微波无线信道模型
• 2.3.2 空地链路特性分析
• 2.3.3 三径信道模型
• 2.3.4 多径衰落仿真
• 第三章 宽带传输方案 OFDM 和 SC-FDE
• 3.1 OFDM 技术简介
• 3.1.1 OFDM 的基本原理
• 3.1.2 正交性理解
• 3.1.3 循环前缀
• 3.1.4 OFDM 抗多径干扰理论分析
• 3.1.5 OFDM 系统的优缺点
• 3.2 SC-FDE 技术简介
• 3.2.1 SC-FDE 的基本原理
• 3.2.2 保护间隔
• 3.2.3 SC-FDE 的优缺点
• 3.3 OFDM 和 SC-FDE 的信道估计和均衡
• 3.3.1 信道均衡
• 3.3.2 信道估计
• 3.3.3 SC-FDE 信道估计的特殊性
• 3.4 OFDM 和 SC-FDE 的共存
• 第四章 OFDM 和 SC-FDE 系统抗多径干扰分析
• 4.1 多径衰落信道下系统性能仿真
• 4.1.1 系统参数选择
• 4.1.2 不同信道参数条件下抗多径干扰性能
• 4.2 信道均衡对系统性能的影响
• 4.2.1 均衡 OFDM 和 SC-FDE 系统理论误码性能比较
• 4.2.2 仿真结果及分析
• 4.3 纠错编码对系统性能的影响
• 第五章 OFDM 和 SC-FDE 系统抗人为干扰分析
• 5.1 宽带噪声干扰
• 5.2 部分频带干扰
• 5.2.1 部分频带干扰的OFDM 系统
• 5.2.2 部分频带干扰下的 SC-FDE 系统
• 5.3 噪声脉冲干扰
• 5.3.1 噪声脉冲干扰下的OFDM 系统
• 5.3.2 噪声脉冲干扰下的 SC-FDE 系统
• 5.4 音频干扰
• 5.4.1 音频干扰下的OFDM 系统
• 5.4.2 音频干扰下的 SC-FDE 系统
• 5.5 OFDM 和 SC-FDE 系统的比较总结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 下一步的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果