跳频码序列建模与预测研究

论文摘要

随着通信领域的频率竞争愈演愈烈,惯用的定频通信受到了严重威胁。为了保证己方正常可靠的通信,一种抗干扰通信体制——跳频通信系统应运而生。跳频通信技术具有优良的抗干扰性能和多址组网性能,不但在军事通信中得到了广泛的应用,如美国的SINCGARS系列超短波跳频电台和联合战术信息分发系统JTIDS,而且与我们的日常生活密切相关,在民用移动通信中也得到了广泛应用,如GSM、HomeRF（家庭射频）、Bluetooth（蓝牙）中都应用了跳频技术。跳频通信通过躲避干扰的方法来达到优良的抗干扰性能,仅当干扰信号频率与跳频信号频率相同时,才能形成干扰,因此对其干扰和抗干扰的研究成为通信电子战的一个重要部分。而用来控制载波频率跳变的序列对跳频通信系统的抗干扰能力有着决定性的影响,所以对跳频序列的研究成为当前国内外的一个热点。本文主要研究跳频码序列的建模与预测,即对跳频序列的历史观察值x1 , x2 , , xn ?1 ,xn进行建模,预测未来时刻xn + k（ k> 0）的值。具体工作内容如下:1)阐述了常规跳频通信系统的原理,对系统各个组成部分的作用作了详细介绍,综述了跳频组网和跳频同步方法,并对部分常见跳频序列的设计进行了研究,最后对常规跳频通信系统进行了仿真实验。2)对基于移位寄存器产生的跳频码进行了分析,总结出此类跳频码的构造规律以达到预测的目的。本文提出了一种专门针对基于移位寄存器构造的跳频序列的预测方法,在已知很少频点时即可进行预测,预测速度快,有效预测率高。3)运用非线性预测方法对常见跳频码进行预测。文中主要运用BP神经网络、RBF神经网络、Bernstein多项式、Volterra自适应滤波器四种预测模型进行预测,通过理论分析和仿真实验对各种预测模型的性能进行了比较分析,并通过半实物仿真实验验证了各种预测算法的有效性。4)对混沌时间序列进行了多步和多模式预测。本文研究了两种多步预测方法,首先从理论上分析了两种方法的优劣,然后再用上述四种非线性预测模型对两种方法进行了仿真实验,并在以上非线性预测模型的基础上进行了多模式预测,仿真结果表明多模式预测能提高序列的有效预测率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 扩频通信概述
• 1.1.1 扩频的基本原理
• 1.1.2 扩频通信系统组成
• 1.1.3 跳频通信系统
• 1.2 常见的跳频通信系统干扰方式
• 1.2.1 对跳频通信同步系统的干扰
• 1.2.2 对跳频通信信号的干扰
• 1.3 本文研究背景及结构安排
• 第二章 跳频通信系统
• 2.1 跳频系统相关理论
• 2.1.1 跳频通信系统原理
• 2.1.2 跳频通信系统组成框图
• 2.1.3 跳频通信系统数学模型
• 2.1.4 跳频速率和跳频数的确定
• 2.2 跳频序列
• 2.2.1 跳频序列作用
• 2.2.2 跳频序列设计的一般要求
• 2.2.3 常见跳频序列的构造方法
• 2.3 跳频通信系统同步方法及其研究现状
• 2.4 跳频通信系统组网方法
• 2.5 跳频通信系统仿真实验
• 2.5.1 仿真参数
• 2.5.2 信号波形图
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于移位寄存器产生的跳频码的预测
• 3.1 线性移位寄存器的综合
• 3.1.1 线性移位寄存器的综合算法——Massey 算法
• 3.1.2 利用Massey 算法进行预测
• 3.2 基于移位寄存器结构的预测
• 3.2.1 预测原理
• 3.2.2 仿真实验
• 3.3 本章小结
• 第四章 跳频码的非线性预测方法
• 4.1 时间序列预测
• 4.1.1 时间序列预测问题的描述
• 4.1.2 预测性能指标
• 4.2 预测模型
• 4.2.1 BP 神经网络
• 4.2.2 RBF 神经网络
• 4.2.3 Bernstein 多项式
• 4.2.4 Volterra 自适应滤波器
• 4.3 仿真实验
• 4.3.1 基于m 序列构造的跳频序列的预测
• 4.3.2 基于M 序列构造的跳频序列的预测
• 4.3.3 混沌时间序列预测
• 4.4 半实物仿真实验
• 4.4.1 实验系统框图
• 4.4.2 实验结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 混沌时间序列的多步和多模式预测
• 5.1 两种多步预测方法
• 5.1.1 直接多步预测
• 5.1.2 间接多步预测
• 5.2 多步预测仿真实验
• 5.2.1 BP 网络对混沌序列的预测
• 5.2.2 RBF 网络对混沌序列的预测
• 5.2.3 Bernstein 多项式对混沌序列的预测
• 5.2.4 Volterra 自适应滤波器对混沌序列的预测
• 5.3 多模式预测
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻硕期间取得的研究成果