低截获概率通信信号研究与设计

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在无线通信技术快速发展的今天,无线通信尤其是战场上无线通信的安全性越来越受到人们的重视。低截获概率通信技术由于其良好的保密性和抗干扰性,在军事通信和民用通信领域都具有良好的应用前景。在发展低截获概率通信系统很长一段时间以来,都是使用直接序列扩频技术来实现信号的低截获性能:在发送端对传输信号进行频谱的扩展,从而降低每个频段上的信号能量。但由于人们对低截获概率通信技术研究的深入,针对直接序列扩频技术的截获检测方法也在不断进步,单一的直接序列扩频技术已经无法满足低截获概率通信应用场景的需求。因此,深入研究低截获概率通信,其主要目标是在实现可靠通信的同时,保证信号传输的安全性,降低被非合作接收端截获的概率。本文主要围绕低截获概率通信系统的设计进行研究。首先,本文详细介绍了低截获概率通信系统的应用场景,对截获接收机的基本原理和低截获概率通信系统的评估方式进行了介绍。然后,针对单一的直接序列扩频技术低截获性能较差的问题,提出了一种基于大信号掩盖的低截获概率通信的方法,对收发双方的信号设计和信号处理方式进行了详细的阐述。最后,本文对提出的低截获概率通信系统的性能进行仿真分析,结果证明了提出的低截获概率通信系统具有良好的误码率和低截获性能。综上,本文的主要内容有以下三点:(1)针对发送端的发送信号,在直接序列扩频技术的基础上,将信道编码技术和非对称成对载波多址(Paired Carrier Multiple Access,PCMA)技术应用到低截获概率通信系统中,提出一种具有低截获概率的通信信号的设计方法。应用非对称PCMA技术的思想,使用大功率的信号掩盖含有信息的小信号,增加非合作接收端截获信号的难度。但利用非对称PCMA技术会提高信号的误码率,因此,在信号传输前采用低密度奇偶校验(Low-Density Parity Check,LDPC)码对信号进行纠错编码,从而保证通信传输的可靠性。文中对发送端采用的技术和参数设计进行了详细的推导,保证了大信号掩盖的小信号具有良好的抗截获性能和误码率性能。(2)针对合作接收端的接收信号,在合作收发双方已知大信号关键参数的情况下,对于接收到的混合信号进行同步。同步时将小信号和信道中的噪声作为干扰信号,对混合信号中的大信号进行同步、解扩、解调等操作。获得大信号的数据后,对其进行波形重构,再从混合信号中消除大信号的干扰,对残留信号进行解扩解调,获得小信号中包含的信息数据。仿真结果表明合作接收端解调出的小信号具有良好的可靠性。(3)针对非合作接收端的接收信号,采用大信号掩盖下的小信号检测算法对信号进行盲检测处理,和消除大信号干扰的能量检测算法对非合作接收端的信号进行检测。仿真结果表明采用这两种方式对接收信号进行检测,接收信号都具有良好的抗盲检测能力。
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