方向調(diào)制在物理層安全通信和通信測(cè)向綜合系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的高速發(fā)展，無線通信信息在傳輸過程中的安全性問題和通信測(cè)向功能性綜合問題越發(fā)得到人們的關(guān)注，尤其是將無線通信技術(shù)應(yīng)用于軍事通信領(lǐng)域時(shí)。本論文圍繞方向調(diào)制技術(shù)展開全文，著重研究了方向調(diào)制信號(hào)在兩個(gè)方面的應(yīng)用：(a)基于相控陣的方向調(diào)制信號(hào)、多波束方向調(diào)制信號(hào)和基于切換陣列的方向調(diào)制擴(kuò)頻信號(hào)在物理層安全通信中的應(yīng)用；(b)多波束方向調(diào)制信號(hào)和多普勒方向調(diào)制信號(hào)在通信測(cè)向綜合系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　 對(duì)本文的研究工作總

2、結(jié)如下：
　　 1)提出了一種基于多目標(biāo)函數(shù)遺傳算法的方向調(diào)制信號(hào)。采用多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)綜合相移器的相移值，實(shí)現(xiàn)期望方位發(fā)射信號(hào)星座圖與基帶數(shù)字調(diào)制信號(hào)相同，而在其它方位發(fā)射信號(hào)星座點(diǎn)產(chǎn)生最大程度的畸變。相比于傳統(tǒng)的基于相控陣的方向調(diào)制信號(hào)，本文方法發(fā)射的方向調(diào)制信號(hào)具有更窄的信息波束寬度，是一種更好的基于相控陣的物理層安全通信信號(hào)。
　　 2)提出一種基于角型反射器天線的雙波束方向調(diào)制信號(hào)，發(fā)射信號(hào)在期望方位接收信號(hào)星座

3、圖與傳統(tǒng)的數(shù)字基帶調(diào)制信號(hào)相同，而在其他方位接收信號(hào)的星座圖中的星座點(diǎn)產(chǎn)生畸變，利用雙波束之間的干涉實(shí)現(xiàn)方向調(diào)制。并且雙波束方向調(diào)制技術(shù)可以與擴(kuò)頻技術(shù)兼容，基帶調(diào)制采用偽隨機(jī)序列調(diào)制通信信息，天線端利用雙波束實(shí)現(xiàn)方向調(diào)制，這樣發(fā)射的信號(hào)同時(shí)被擴(kuò)頻序列和空間方位信息調(diào)制，為通信信息的無線傳輸提供了一種更加安全的方法。
　　 3)設(shè)計(jì)了一種基于和差多波束卡塞格倫天線的多波束方向調(diào)制人工噪聲輔助物理層安全通信系統(tǒng)。和波束指向期望接收機(jī)

4、用于傳輸數(shù)字通信信息，方位差波束和俯仰差波束發(fā)射人工噪聲調(diào)制信號(hào)用于防止竊聽接收機(jī)竊聽通信信息，由于和差波束之間的空間正交性人工噪聲調(diào)制信號(hào)只影響竊聽信道而不影響期望信道的正常通信。
　　 4)提出了一種基于切換天線陣列的方向調(diào)制擴(kuò)頻信號(hào)，采用擴(kuò)頻序列控制天線的切換發(fā)射方案，天線高速切換產(chǎn)生的諧波分量在頻域上擴(kuò)展發(fā)射信號(hào)的頻譜，發(fā)射信號(hào)不僅與使用的擴(kuò)頻序列有關(guān)而且與接收機(jī)所在的空間方位信息有關(guān)，這樣即使竊聽接收機(jī)具有發(fā)射信號(hào)使用

5、的擴(kuò)頻序列的先驗(yàn)知識(shí)也無法解調(diào)接收信號(hào)。這樣發(fā)射的方向調(diào)制擴(kuò)頻信號(hào)結(jié)合了方向調(diào)制信號(hào)和擴(kuò)頻信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)具有低截獲概率、低偵測(cè)概率和抗干擾能力。
　　 5)提出了一種基于八元天線陣的同相位中心多波束方向調(diào)制OFDM信號(hào)應(yīng)用于通信測(cè)向綜合系統(tǒng)。將多波束方向調(diào)制技術(shù)與OFDM技術(shù)結(jié)合，不同的方向圖函數(shù)調(diào)制不同的子載波信號(hào)星座圖，采用粗精測(cè)結(jié)合的比幅算法提高多波束方向調(diào)制信號(hào)的測(cè)向誤差均方差。接收機(jī)只需要單天線接收機(jī)就能從接收信號(hào)星座

6、圖中同時(shí)解調(diào)出數(shù)字通信信息和空間方位信息。為了拉大發(fā)射陣列中陣元之間的最小間距提出了一種基于九元稀疏陣列的多波束方向調(diào)制信號(hào)，利用發(fā)射波束相位中心之間的相位差結(jié)合中國(guó)余數(shù)定理解模糊度粗測(cè)接收機(jī)的空間方位信息，再利用大陣元間距產(chǎn)生的波束通過比幅算法精測(cè)接收機(jī)所在的空間方位信息。
　　 6)提出了一種基于直線切換陣的多普勒方向調(diào)制通信測(cè)向綜合信號(hào)，利用射頻開關(guān)控制發(fā)射天線做高速的虛擬直線運(yùn)動(dòng)，天線虛擬運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移信息調(diào)制到發(fā)