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          AWGN下差分跳頻系統(tǒng)的多用戶能力分析

          作者: 時間:2012-02-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要 介紹了跳頻技術(shù)的基本原理,跳頻技術(shù)的特點和跳頻的組網(wǎng)技術(shù),對差分跳頻的誤碼率及在高斯白噪聲條件下的多進行了理論,同時做出了相應(yīng)的計算機仿真。仿真結(jié)果表明,數(shù)越少相應(yīng)信噪比條件下的誤碼率越小,說明干擾越小。
          關(guān)鍵詞 差分跳頻;誤碼率;高斯白噪聲

          1 差分跳頻
          相關(guān)差分跳頻(DFH)通信是近年出現(xiàn)的跳頻通信方式。美國Sanders公司研制的相關(guān)跳頻增強擴譜CHESS電臺就采用這種差分跳頻技術(shù),實現(xiàn)了在短波波段5 000跳/秒的跳頻速率和最高19.2 kbit·s-1的數(shù)傳速率。
          差分眺頻的基本原理:當前時刻的工作頻率fn由上一跳的工作頻率fn-1和當前時刻的信息符號Dn決定,即
          fn=G(fn-1,Dn)
          其中,G(fn-1,Dn)是一個特定函數(shù),文中稱為G函數(shù),它決定了差分跳頻的數(shù)據(jù)/頻率映射關(guān)系。由此可見,相鄰跳變頻率之間通過數(shù)據(jù)序列建立了一定的相關(guān)性,亦即相鄰頻率的相關(guān)性攜帶了待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息,因此這種跳頻方式也被稱為相關(guān)差分跳頻。

          2 差分跳頻技術(shù)的特點
          差分跳頻技術(shù)集跳頻圖案、信息調(diào)制與解調(diào)等功能于一體,構(gòu)成與傳統(tǒng)跳頻技術(shù)完全不同的技術(shù)體制,它具有以下特點:
          (1)差分跳頻體制是一種相關(guān)跳頻體制,差分跳頻通過G函數(shù)變換,使相鄰或多跳頻率之間具有相關(guān)性,其相關(guān)性攜帶了待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息,收端也是根據(jù)其相關(guān)性還原數(shù)據(jù)信息,所以也將這種跳頻體制稱為相關(guān)跳頻。在常規(guī)跳頻體制中,時間上相鄰的頻率與其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息無關(guān)。
          (2)差分跳頻體制是一種異步跳頻體制,差分跳頻的收端無法預(yù)知每個時刻的發(fā)端頻率,在工作帶寬內(nèi)進行寬帶數(shù)字化接收,接收端不需要頻率合成器,從這個意義上說,差分跳頻是一種異步跳頻。
          (3)G函數(shù)具備數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)功能,差分跳頻無需傳統(tǒng)定頻或跳頻體制中的基帶和中頻調(diào)制,發(fā)端經(jīng)G函數(shù)變換,實現(xiàn)數(shù)據(jù)與頻率之間的“數(shù)/頻”編碼,收端先對接收到的直接攜帶信息的射頻頻率進行有效檢測,再經(jīng)過G函數(shù)的逆變換即可恢復(fù)出數(shù)據(jù)信息,實際這也是一種調(diào)制解調(diào)過程。相同的情況,這是差分跳頻圖案產(chǎn)生的機理決定的,普通跳頻一般不具備這個特點。
          (4)跳頻圖案沒有實時時間參與運算在傳統(tǒng)跳頻圖案產(chǎn)生過程中,除跳頻時序控制以外,原始跳頻密鑰Pk和時間參數(shù)TOD參與跳頻圖案運算。而在差分跳頻圖案的產(chǎn)生過程中,數(shù)據(jù)流參與跳頻圖案的運算,相當于跳頻密鑰,與實時時間TOD無關(guān)。數(shù)據(jù)流對跳頻通信的接收端是未知的。
          由于差分跳頻與傳統(tǒng)跳頻的原理有很大差別,造成其組網(wǎng)性能也有很大不同。例如,傳統(tǒng)跳頻電臺組網(wǎng)時,相同頻率造成頻率碰撞,形成多址干擾,而頻率不同時,不構(gòu)成多址干擾;對于差分跳頻電臺,不同頻率可能會造成接收方數(shù)據(jù)的誤判,從而形成多址十擾;頻率相同時,如果削弱有效頻率的幅度,則形成多址干擾,如果加強頻率的幅度,則不形成多址干擾,與兩個頻率之間的相位有關(guān)。
          傳統(tǒng)的同步組網(wǎng)是指,各跳頻網(wǎng)在技術(shù)體制、跳頻圖案算法及跳頻密鑰相同以及同一張頻率表的條件下,各跳頻網(wǎng)每一跳的起跳時刻相同,并且任一時刻的各網(wǎng)瞬時頻率正交。由于傳統(tǒng)的同步組網(wǎng)是同頻造成多址干擾,而差分跳頻則是異頻可能會形成多址干擾。因此差分跳頻同步組網(wǎng)的概念應(yīng)擴展為在同一張頻率表的條件下,各跳頻網(wǎng)每一跳的起跳時刻相同時,任一時刻各網(wǎng)瞬時頻率不相互形成干擾。差分跳頻圖案是由隨機數(shù)據(jù)信息控制G函數(shù)產(chǎn)生的,而每部電臺和各跳頻網(wǎng)的數(shù)據(jù)源是不同的,是相互獨立的,相互之間不可能有某種約束關(guān)系,導(dǎo)致了即使各臺及各網(wǎng)之間在時間上有約束關(guān)系,也難以實現(xiàn)各臺各網(wǎng)之間頻率的人工干預(yù),這樣一來,當接收方收到的頻率為當前G函數(shù)映射出的除當前發(fā)送頻率之外的m-1個頻率中的某一個頻點時,就會形成多址干擾。也就是說,要做到差分跳頻各網(wǎng)當前跳變頻率不落在其余網(wǎng)G函數(shù)映射的頻率子集之內(nèi)相當困難。需要通過研究G函數(shù)的算法,尋找適當?shù)挠成渫緩?,使得各網(wǎng)跳變時刻相同,但任一時刻各網(wǎng)瞬時頻率不相互形成多址干擾。

          3 下差分跳頻系統(tǒng)的多
          圖1為DFH多用戶系統(tǒng)模型。每個發(fā)射機提供一種交織編碼樣式,這種編碼的碼型同數(shù)據(jù)比特流一起構(gòu)成傳輸波形。在每個接收機處,解碼器也使用與對應(yīng)用戶相同的碼型。如果某接收機對多個發(fā)送信號感興趣,它為合成信號中每個發(fā)送信號創(chuàng)建一種檢測交織編碼樣式。其他的發(fā)送信號則被認為是干擾,而DFH解碼算法能很好地抑制這些干擾。然而某些時候,在已經(jīng)投入使用的DFH多用戶系統(tǒng)中,用戶數(shù)量會影響解碼的性能,而且對干擾的消減程度也是適當?shù)摹?/p>本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/155285.htm

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          根據(jù)頻率數(shù)、信噪比、產(chǎn)生一個DFH多用戶系統(tǒng)的理論上的誤碼率γ,以及干擾的數(shù)量N-1,并使用多用戶信干比SINR為γMU。
          在DFH解碼的每一階段,干擾信號會造成模糊概率ρ=(2b-1)/M。換句話說,來自功率為S某一干擾信號的有效的干擾為ps=(2b-1)S/M。因此,如果存在N個功率相等的用戶,每個用戶都以與無干擾狀態(tài)下的信噪比γ=S0/N相一致的信號電平來進行傳送,這樣就可以確定有效的信干比
          γMU=γ/(1+γ(2b-1)(N-1)/M) (1)


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