準同步跳頻通信系統(tǒng)信號設計、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和互相關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，對準同步組網(wǎng)跳頻通信系統(tǒng)及系統(tǒng)收發(fā)同步相關技術進行分析與研究，得到了一些重要的結果。
　　

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

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

4、　　 接著，論文通過分析BFSK調制的異步跳頻通信系統(tǒng)K(K＞1)個不同時延干擾用戶干擾項的條件方差，從系統(tǒng)信噪干比(SINR)概率分布入手，導出異步跳頻通信系統(tǒng)錯誤概率的準確閉合解。該表達式是系統(tǒng)所采用跳頻模式的頻率全碰撞概率、部分碰撞概率、異步于擾信號時延以及系統(tǒng)用戶數(shù)的函數(shù)。在此基礎上，針對NHZ跳頻序列漢明互相關函數(shù)的特性，分析了NHZ準同步跳頻通信系統(tǒng)的頻率全碰撞概率和部分碰撞概率，以及NHZ準同步跳頻系統(tǒng)多址干擾的條件方差

5、，進而給出BFSK調制的NHZ準同步跳頻通信系統(tǒng)錯誤概率閉合解。該表達式是系統(tǒng)用戶數(shù)、異步干擾信號時延、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)。論文基于準確閉合解，分析比較了異步、準同步和同步跳頻通信系統(tǒng)在不同用戶數(shù)的錯誤概率，以及干擾用戶時延對系統(tǒng)錯誤概率的影響，并將分析閉合解與高斯近似解做了比較。數(shù)值計算結果表明，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

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

7、，進而會影響系統(tǒng)的BER特性。數(shù)值計算結果表明，多徑衰落分量的相位變化對非相干解調FH/MFSK通信系統(tǒng)存在收發(fā)時間同步誤差時的信號正交性會產(chǎn)生不同程度的影響，因而表明了非相干解調FH/MFSK系統(tǒng)的性能與多徑衰落分量相位變化的關聯(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，多徑分量時延引起的相位變化對非相干FH/MFSK系統(tǒng)時間同步和頻率同步誤差估計性能的影響，給出了不同情況下系統(tǒng)時間同步誤差和頻率同步誤差譜估