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1、 航空通信抗干扰研究毕业设计摘 要要 航航空通信信是一种种容易受受到干扰扰的通信信体制，因因此必须须研究有有效并且且可行的的抗干扰方法法避免干干扰。随随着通信信技术和和电子对对抗技术术的发展展，数据据对通信信质量提提出了更高的的要求，一一种被称称为自适适应跳频频的技术术被应用用到扩频频通信中中。它是是建立在在自动信道道质量分分析基础础上的一一种技术术，该技技术能使使跳频通通信过程程自动避避开被干干扰的跳频频频率点，并并以最小小的发射射功率，最最低的被被截获率率，达到到在无扰扰信道上上长时间保持优优质通信信。本文文介绍了了基十自自适应跳跳频技术术的航空空通信系系统的设设计与实实现。重点研究究了自
2、适适应跳频频技术的的信道质质量估计计、衰落落估计和和自适应应控制。 本文首首先介绍绍了航空空通信抗抗干扰技技术，总总结了抗抗干扰技技术的现现状和发发展趋势势。在此基础础上，研研究了扩扩频通信信抗干扰扰的原理理和技术术。 第二章章论述了了扩频通通信的原原理和特特点，总总结了扩扩频通信信中几种种扩频方方式的简简要原理。在在此基础础上，研研究了跳跳频和自自适应跳跳频的抗抗干扰的的原理和和特点。 第二章章给出了了基于自自适应跳跳频技术术通信系系统的结结构和原原理，并并总结了了其中的关键键技术，主主要包括括信道质质量估计计算法、VViteerbii译码及及其改进进算法、交交织和系统同步步方法的的实现过过
3、程。 第四章章研究了了自适应应跳频技技术的信信道质量量估计，衰衰落估计计和自适适应控制制。对十改进的的自相关关矩阵估估计算法法给出了了其在不不同采样样点，不不同调制制方式和和不同长长度下的仿真真结果;总结了了一种衰衰落估计计算法，仿仿真证明明其效率率很高;对自适适应控制制，将自适应应调制和和自适应应功率控控制结合合在一起起，仿真真结果表表明这种种方法比比较有效效。 第五章章设计了了自适应应跳频的的仿真模模型，并并与常规规跳频进进行比较较，证明明了自适适应跳频的的优越性性。 关键词词:航空通信信 扩频技技术 信信道质量量估计 自适应应跳频 自自适应控控制Absttracct Thee Avvia
4、ttionn coommuuniccatiion ccan bee iinteerfeeredd vveryy eaasilly, so thee vaaliddantii一ammminng ttechhniqquess muust be stuudieed tto rresiist serriouus iinteerfeerennce. Wiith theedeveeloppmennt off commmunnicaatioon annd ellecttronnic ccounnterrmeaasurre, aadapptivvefreqquenncy-hopppinng (AFHH) ii
5、s aapplliedd inn Sppreaad SSpecctruum ccommmuniicattionn. AAFH adjjusttsmoduulattionn, ppoweer cconttroll annd ffreqquenncy sellecttionn addapttiveely in acccorddancce wwithhchannnell coondiitioons, whhichh caan ggreaatlyy immproove thee peerfoormaancee off thhe ssysttem. Thhedesiign andd immpleemen
6、nt oof AAviaatioon ccommmuniicattionn syysteem bbaseed oon AAFH is inttrodduceedin ddetaail in thee thhesiis. Theere aree thhreee foocusses on thee prreseent stuudy: chhannnel esttimaatioon,fadiing esttimaatioon aand adaaptiive conntrool. Firrst, thhe AAviaatiooncoommuuniccatiion antti一aammiing tecc
7、hniiquees aare inttrodduceed aand theepressentt sttatuus aand thee deevellopmmentt trrendds oof aantii一ammminng ttechhniqquess arre aanallyzeed.The priinciiplee annd ttechhniqquess off thhe SSpreead Speectrrum commmunnicaatioonAvviattionn arregiveen. In chaapteer 22, SSpreead Speectrrum commmunnicaa
8、tioon iis ddesccribbed andd thhe pprinncippless offsomee Sppreaad SSpecctruum mmethhodss arre ggiveen. On thee baasiss off thhis, prrincciplles anddcharractteriistiics of FH andd AFFH oof aantii一ammminng aare ressearrcheed oon. In chaapteer 33, tthe strructturee annd pprinncippless off Avviattionn c
9、oommuuniccatiion sysstemm baaseddon AAFH aree giivenn, aand thee keey ttechhnollogyy iss maainlly ggiveen. Chaanneel eestiimattionnalgooritthm, VViteerbii ddecoode annd impprovved allgorrithhm, innterrlacce andd ssysttemsyncchroonizzatiion metthodd arre mmainnly inttrodduceed. In chaapteer 44, cchan
10、nnell esstimmatiion, faadinng eestiimattionn annd aadapptivve cconttroll inn AFFHare ressearrcheed. Forr seelf-corrrellatiion mattrixx allgorrithhm, simmulaatioon rresuultss inn diiffeerenntsampple poointts, diiffeerennt moddulaatioon metthodds andd ddifffereent leengtths arre givvenresppecttiveely.
11、 A faddingg esstimmatiion alggoriithmm iss suummaarizzed andd itt iss prroveed hhighheffiicieent. Foor aadapptivve cconttroll, aadapptivve mmoduulattionn annd ppoweer cconttroll arre jjoinnt aandsimuulattionn reesullts aree giivenn. IIt iis pprovved morre eeffeectiive. In chaapteer 55, tthe AFHH sii
12、mullatiion moddel is dessignned, annd tthe simmulaatioon rresuultssshoww tthatt tthe AFFH hass aa bbettter peerfoormaancee ccomppareed witth genneraalfreqquenncy-hopppinng.Keywwordds:aviaatioon CCommmuniicattionn SSpreead Speectrrum Chhannnel EsttimaatioonAdapptivve FFreqquenncy-hopppinng Adaaptiive
13、 Conntrool 目 录录第一章 绪论.1 1.11研究背背景.1 1.22航空通通信抗干干扰技术术研究现现状. 2 1.33扩频通通信系统统. 3 1.44本文的的主要研研究工作作. 4第二章 扩展频频谱技术术.5 2.11扩频通通信的理理论基础础. 5 2.1.11扩频通通信的理理论基础础. 55 2.1.22处理增增益和干干扰容限限. 66 2.1.33扩频技技术的分分类方式式. 66 2.1.44扩频通通信的特特点. 88 2.22跳频系系统. 9 2.2.11跳频扩扩频的基基本原理理. 99 2.2.22跳频的的处理增增益和抗抗干扰性性能.100 2.2.33自适应应跳频系系统.
14、111 2.33本章小小结.12第三章 自适应应跳频航航空通信信系统.13 3.11自适应应跳频通通信系统统.13 3.1.11自适应应跳频通通信原理理.133 3.1.22自适应应跳频通通信过程程.144 3.22自适应应跳频系系统的关关键技术术.14 3.2.11信道质质量评估估.155 3.2.22信道编编译码技技术.166 33.2.2.11卷积编编码.117 33.2.2.22 Viiterrbi译译码.177 33.2.2.33交织.118 33.2.3 TTOD构构造.199 3.33本章小小结. 20第四章 信道质质量评估估和自适适应控制制研究. 223 4.11基十自自相关矩
15、矩阵的信信道估计计. 23 4.1.11系统模模型. 224 4.1.22信噪比比求解. 255 4.1.33信号数数量的确确定. 26 4.1.44对MDDL的补补充. 228 4.1.55算法流流程. 330 4.1.66仿真分分析. 311 4.22衰落估估计. 34 4.2.11衰落信信道模型型. 355 4.2.22衰落估估计算法法. 355 4.2.33仿真分分析. 366 4.33自适应应控制.37 4.3.11自适应应调制和和自适应应控制. 388 4.3.22仿真分分析. 399 4.44本章小小结. 41第五章自自适应跳跳频系统统仿真. 43 5.11 Siimullink
16、k简介. 43 5.1.11系统仿仿真软件件的选择择. 443 5.1.22 Siimullinkk仿真的的工作原原理. 44 5.22自适应应跳频通通信系统统仿真. 455 5.2.11自适应应跳频通通信系统统仿真的的模型. 455 5.2.22仿真分分析. 447 5.33本章小小结. 499结束语.550致谢.51参考文献献. 552研究成果果. 55496第一章 绪绪 论论1.1研研究背景景近几年来来，我国国无线寻寻呼业务务发展十十分迅速速，适应应了国民民经济的的发展，满满足了广广大群众众对信息息传送的的需求。但但是，随随着无线线寻呼台台站的大大量增加加，部分分地区电电磁环境境恶化，无
17、无线电干干扰事件件时有发发生，甚甚至严重重干扰航航空导航航及通信信，危及及人民生生命财产产安全。空中电波波亦同地地面的公公路、铁铁路交通通一样，各各有各的的交通要要道和航航向；也也受着通通信红红绿灯的指挥挥，如若若违反了了应遵守守的空中中交通通规则，就会会给航空空导航、飞飞行、升升降等带带来不可可估量的的损失，目前对航空通通信频率率干扰最最为严重重的当属属大功率率无绳电电话、广广播电视视台站设设备的辐辐射和无无线寻呼呼电波。尽尽管近几几年我区区无线电电管理委委员会已没收收和销毁毁数百台台大功率率无绳电电视机，但但目前仍仍有公司司不顾国国家的规规定，暗暗中违规规推销大大功率无无绳电话话机，使使大
18、功率率无绳电电话机的的使用屡屡禁不止止。还有有少数单单位和个个别人员员违反国国家无线线电管理理法规，擅擅自设台台、擅自自使用空空中无线线电波频频率、擅擅自增设设基站和和网内设设备，我我行我素素地使用用不符合合国家规规定的通通信设备备；有些些通信台台站日常常对通信信设备维维护与保保养不善善，导致致设备技技术指标标下降，造造成杂散散电波发发射，这这些都对对我区正正常无线线电业务务造成干干扰，对对航空通通信安全全造成威威胁和危危害。另另外还有有个别台台站的值值班人员员和无线线电设备备的持有有者，有有意占用用其它台台站的工工作频率率，恶意意干扰正正常电台台（站）的的工作，其其中包括括对航空空通信电电波
19、的干干扰。这这些都成成为无线线电通信信安全的的隐患。在当今日日益恶劣劣的电磁磁环境中中，对航航空通信信抗干扰扰技术的的研究具具有非常常重要的的意义。无无线通信信的干扰扰主要来来自两个个方面，即即自然干干扰和人人为干扰扰。而人人为干扰扰又可以以分为无无意干扰扰和敌意意干扰。敌敌意干扰扰是指敌敌方有意意施放的的干扰，其其目的是是破坏或或中断通通信，使使通信信信号不能能正常接接收。为为了压制制、破坏坏通信方方接收信信号，干干扰方的的干扰信信号要有有合适的的特性（如如频率、带带宽、调调制方式式等）。干干扰方通通过施放放电磁干干扰来破破坏和压压制通信信方接收收信号，通通常要经经过跟踪踪、侦查查、分析析、
20、施放放等步骤骤。最佳佳干扰的的基本准准则是干干扰信号号应和通通信信号号在频率率域、时时间域、空空间域、电电平域和和速度上上的各种种特征相相吻合。当当无线通通信系统统受到外外界电磁磁干扰威威胁时，只只要不是是受到最最佳干扰扰，都能能采用有有效的干干扰措施施进行对对抗，从从而保持持飞机正正常的通通信。 航空通通信干扰扰和抗干干扰技术术的发展展已经有有一段历历史了，可可以说是是伴随着着通信技技术的发发展而发发展的。早早在冷战战时期，前前苏联和和美国就就开始了了通信干干扰与抗抗干扰技技术的研研究。美美国历来来都是在在发展一一种武器器装备时时，同时时研制对对抗它的的技术，对对航空的的干扰技技术也不不例外
21、。研研究卫星星通信抗抗干扰技技术必须须了解各各种可能能的干扰扰威胁。在在航空通通信过程程中，其其上行链链路是比比较脆弱弱的，可可能遭受受的干扰扰源包括括陆地固固定干扰扰机、车车载和舰舰载移动动干扰机机、机载载干扰机机干扰。机机载飞航航式伞挂挂式干扰扰机干扰扰可对航航空通信信的下行行链路进进行干扰扰。由此此可见，上上行链路路是敌方方干扰的的重点，对对它的研研究就更更为重要要。1.2航航空通信信抗干扰扰技术研研究现状状抗干扰的的基本目目的就是是通过对对信息、信信息的载载体及传传播方式式进行特特定的处处理，提高通信信接收端端的输出出信干比比，使其其具备较较强的区区分有用用信号和和干扰的的能力，从从而
22、正确确地接收收所需的的信号，降降低解调调后的误误码率。航航空通信信系统是是在遭受受各种电电子攻击击的环境境下进行行通信的的。为了了保证航航空通信信系统正正常工作作，必须须采取各各种保护护措施，即即抗干扰扰措施。航航空通信信中常用用的抗干干扰技术术有扩展展频谱技技术、编编码调制制技术、抗抗干扰天天线技术术、飞机机上处理理技术、限限幅和线线性化技技术等。 1.扩扩展频谱谱技术对对航空通通信来说说，扩频频技术在在抗干扰扰中很重重要，因因其跟用用户及干干扰的相相对位置置无关，更更具有鲁鲁棒性。扩扩频抗干干扰技术术己成为为航空通通信中最最基本的的抗干扰扰技术，它它包括直直接序列列扩频和和跳频两两种基本本
23、技术及及其组合合。2.编码码调制技技术适用用十航空空通信系系统差错错控制的的主要方方式是前前向纠错错FECC,可供供选用的的FECC码主要要有卷积积码和VViteerbii译码、自自正交卷卷积码、BBCH码码、RSS码和级级联码。干干扰条件件下，常常采用级级联编码码技术，级级联码由由两种简简单码级级联构成成，它与与单一码码相比更更易获得得高的编编码增益益。3.抗干干扰天线线技术主主要是天天线自适适应调零零技术，自自适应地地对消或或减小方方向性干干扰。在在未来的的抗干扰扰航空通通信系统统中，飞飞机上采采用多波波束调零零接收天天线将是是一种重重要的抗抗干扰技技术。 4.飞飞机上处处理技术术飞机上上处理可可以使上上、下行行链路之之间去祸祸，使上上行干扰扰不能再再对下行行链路产产生作用用，同时时设法避避免转发发器被推推向饱和和。星上上处理技技术包括括有飞机机上信号号解调再再生、解解跳/再再跳、解解扩/再再扩、译译码/编编码、速速率变换换、多波波束交换换、SMMARTT-AGGC，以以及多址址/复用用方式转转换(如如上行CCDMAA或