準(zhǔn)同步跳頻通信系統(tǒng)信號(hào)設(shè)計(jì)、多址干擾與同步性能分析.pdf

1、在碼分多址跳頻(FH-CDMA)通信系統(tǒng)中，跳頻序列漢明自相關(guān)和互相關(guān)特性的好壞在很大程度上決定了系統(tǒng)自干擾(SI)、多址接入干擾(MAI)的大小，從而直接影響著系統(tǒng)性能的優(yōu)劣和容量。無碰撞區(qū)(NHZ)跳頻序列概念的提出，為進(jìn)一步提高FH-CDMA系統(tǒng)抵制多址干擾能力、提高系統(tǒng)性能提供了一種新的選擇。本文基于無碰撞區(qū)(NHZ)跳頻序列的概念，對(duì)準(zhǔn)同步組網(wǎng)跳頻通信系統(tǒng)及系統(tǒng)收發(fā)同步相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析與研究，得到了一些重要的結(jié)果。
　　

2、 論文首先從已有的周期零相關(guān)區(qū)(ZCZ)二元擴(kuò)頻序列入手，尋找滿足漢明相關(guān)函數(shù)具有無碰撞區(qū)特性且接近或達(dá)到理論界的跳頻序列。通過對(duì)周期ZCZ二元擴(kuò)頻序列的特定狀態(tài)字子集進(jìn)行映射，構(gòu)造出無碰撞區(qū)(NHZ)跳頻序列集，文中列出了獲取NHZ跳頻序列的八個(gè)ZCZ二元擴(kuò)頻序列的子集，給出的映射規(guī)律揭示了ZCZ二元擴(kuò)頻序列集與NHZ跳頻序列集的內(nèi)在聯(lián)系。在四種構(gòu)造方法中，初始序列采用互補(bǔ)序列對(duì)的方法Ⅲ、Ⅳ在特定條件下達(dá)到NHZ跳頻序列設(shè)計(jì)的理論界

3、，即最佳NHZ跳頻序列。
　　 其次，針對(duì)考慮頻率碰撞邊緣效應(yīng)的四碰撞態(tài)Markov鏈多址干擾(MAI)分析模型特點(diǎn)，結(jié)合NHZ跳頻序列的漢明互相關(guān)特性及NHZ準(zhǔn)同步跳頻通信系統(tǒng)多址接入的特點(diǎn)，獲得了NHZ準(zhǔn)同步跳頻系統(tǒng)多址干擾的分析模型。同時(shí)分析并比較了NHZ準(zhǔn)同步跳頻通信系統(tǒng)與同步、異步跳頻通信系統(tǒng)的多址干擾性能。研究結(jié)果表明，采用NHZ跳頻序列的準(zhǔn)同步跳頻通信系統(tǒng)的MAI性能優(yōu)于采用隨機(jī)跳頻序列的異步跳頻通信系統(tǒng)。

4、　　 接著，論文通過分析BFSK調(diào)制的異步跳頻通信系統(tǒng)K(K＞1)個(gè)不同時(shí)延干擾用戶干擾項(xiàng)的條件方差，從系統(tǒng)信噪干比(SINR)概率分布入手，導(dǎo)出異步跳頻通信系統(tǒng)錯(cuò)誤概率的準(zhǔn)確閉合解。該表達(dá)式是系統(tǒng)所采用跳頻模式的頻率全碰撞概率、部分碰撞概率、異步于擾信號(hào)時(shí)延以及系統(tǒng)用戶數(shù)的函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)NHZ跳頻序列漢明互相關(guān)函數(shù)的特性，分析了NHZ準(zhǔn)同步跳頻通信系統(tǒng)的頻率全碰撞概率和部分碰撞概率，以及NHZ準(zhǔn)同步跳頻系統(tǒng)多址干擾的條件方差

5、，進(jìn)而給出BFSK調(diào)制的NHZ準(zhǔn)同步跳頻通信系統(tǒng)錯(cuò)誤概率閉合解。該表達(dá)式是系統(tǒng)用戶數(shù)、異步干擾信號(hào)時(shí)延、系統(tǒng)所采用的NHZ跳頻序列長度和無碰撞區(qū)長度的函數(shù)。論文基于準(zhǔn)確閉合解，分析比較了異步、準(zhǔn)同步和同步跳頻通信系統(tǒng)在不同用戶數(shù)的錯(cuò)誤概率，以及干擾用戶時(shí)延對(duì)系統(tǒng)錯(cuò)誤概率的影響，并將分析閉合解與高斯近似解做了比較。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，本文所給出的閉合解比高斯近似法更緊。
　　 然后，論文分析研究了在多徑信道下，跳頻通信系統(tǒng)存在收發(fā)時(shí)

6、間和頻率同步誤差時(shí)，多徑分量時(shí)延引起的相位變化對(duì)非相干FH/MFSK和SFH/MFSK系統(tǒng)信號(hào)正交性的影響。引入門函數(shù)表示跳頻通信系統(tǒng)存在時(shí)間同步誤差及多徑時(shí)延時(shí)，一跳持續(xù)時(shí)間內(nèi)傳輸信號(hào)的有效時(shí)間長度，推導(dǎo)出各種條件下的系統(tǒng)信號(hào)正交損失因子表達(dá)式，其中FH/MFSK系統(tǒng)的結(jié)果是SFH/MFSK系統(tǒng)的特例。結(jié)果顯示，多徑衰落信道下的跳頻通信系統(tǒng)信號(hào)正交性損失不僅與多徑時(shí)延、衰落信號(hào)強(qiáng)度、時(shí)間同步誤差有關(guān)，而且和多徑時(shí)延引起的相位變化也有關(guān)

7、，進(jìn)而會(huì)影響系統(tǒng)的BER特性。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，多徑衰落分量的相位變化對(duì)非相干解調(diào)FH/MFSK通信系統(tǒng)存在收發(fā)時(shí)間同步誤差時(shí)的信號(hào)正交性會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，因而表明了非相干解調(diào)FH/MFSK系統(tǒng)的性能與多徑衰落分量相位變化的關(guān)聯(lián)性。
　　 最后論文研究了系統(tǒng)在全頻帶和部分頻帶噪聲干擾下，多徑分量時(shí)延引起的相位變化對(duì)非相干FH/MFSK系統(tǒng)時(shí)間同步和頻率同步誤差估計(jì)性能的影響，給出了不同情況下系統(tǒng)時(shí)間同步誤差和頻率同步誤差譜估