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现代战争是信息化与高科技的战争。在未来信息化战场上,战场电磁环境十分复杂,干扰与反干扰斗争非常激烈。大量使用的电子信息装备,不仅数量庞大、体制复杂、种类多样,而且功率大,使得战场空间中的电磁信号非常密集,形成了极为复杂的电磁环境。在这种强干扰的复杂电磁环境下,信号淹没在各种噪声中,如何从强干扰环境下找出有用信号是个关键的问题;另外,无线信号在传播过程中,很容易被敌军截获,一旦信号被敌军截获,就很可能造成我军机密的泄露,因此战场通信不仅要保证通信的可靠,还要保证通信的内容不被泄密。本文采用混沌扩频和RAKE接收机来检测强干扰下的微弱通信信号,并利用混沌序列的密码学特性给信号加密。
论文所做的主要工作包括以下几点:
1介绍了扩频通信系统和混沌序列的生成,并分析了混沌序列的密码学特性。与其它扩频序列比较,混沌序列具有混沌特有的非周期、不可预测、对初始值敏感和依赖等特性,混沌序列很难猜测和复制,具有非常好的保密性。
2研究了DCSK调制技术,并分析了DCSK调制的误码率。然后通过实验分析DCSK调制的误码率理论值和实际值,证明DCSK是一种良好的调制技术,对信道的失真和传输抽样函数不敏感。
3介绍了RAKE接收技术,并分析在混沌序列下,RAKE接收机的各种性能表现,通过数学分析和实验验证,混沌序列下,RAKE接收机的支路数越多,在相同误码率要求下,RAKE接收机所需的输入信噪比越低。也就是,随着RAKE接收机支路的增加,RAKE接收机的性能就越好;另外,通过实验,我们知道传输的能量主要集中在前面几径,后面的支路由于延时能量衰减的增大,对RAKE接收机的影响减小,所以为简化电路,可以舍去后面衰减大的支路。
4分析了不同扩频序列对RAKE接收机性能的影响。本文通过对多种不同扩频序列和混沌序列的自相关分析,并且推导了自相关性对RAKE接收机性能的影响,然后通过实验验证这些序列在RAKE接收中的表现。本文得出混沌序列自相关性低,是一种优秀的扩频序列,再加上混沌序列的良好保密性,是军事通信中的一种非常好的扩频码。
5分析了战场通信中低功率手持设备与卫星通信的信噪比。在传输信号完全淹没在干扰和噪声中时,本文提出用增大扩频因子的方式来提高接收设备的信噪比。本文通过对RAKE接收机的仿真,证明要达到较低的误码率输出,需要增大扩频因子,扩频因子每增加一倍,信噪比可以提高4dB,实验证明在扩频因子为2048时,可以满足2W发射功率的手持设备的通信误码率在10-5以下。