自适应跳频通信中高性能的跳频序列研究与fpga实现

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1、第一章绪论3用于差分跳频系统中，由于该类序列可以认为由一个马尔科夫链产生，不是真正意义上的伪随机序列，其抗破解的能力较差；三是混沌跳频序列[20~27]，该类序列具有较高复杂度和安全性，但其受数字处理器有限精度效应的影响而具有短周期性，需要引入其他序列进行扰动或组合使用多种映射方式，这使混沌序列的硬件实现变得复杂和困难，而且，混沌序列的自适应变化能力不足；四是分组加密跳频序列[36~40]，该类序列基于分组密码理论，具有优良的综合性能指标，而且保密性能强，易于硬件实现，但是其频隙数只能是2的整数次幂大小，

2、不能进行自适应的调整。因此，针对现有跳频序列的局限和自适应跳频通信的实际需求，迫切需要提出一种新的自适应跳频序列的理论方法，克服上述缺陷，应用于实际的自适应跳频通信系统。1.3本论文所做工作及内容安排本课题是西安电子科技大学与中国电子科技集团公司第五十四研究所合作项目“跳频图案产生技术研究”的主要部分。在对现有跳频序列产生技术进行深入研究的基础上，本文提出了基于分组密码理论与伪随机映射技术的自适应跳频序列产生方法，并基于FPGA开发出相应的硬件功能模块，应用于卫星自适应跳频通信系统。本文具体内容安排如下：

3、第一章为绪论部分，简要介绍了自适应跳频通信系统势不可挡的发展趋势，分析了当前跳频序列的研究现状，阐明了本课题的研究意义与来源。第二章详细介绍了自适应跳频通信系统的基本概念和发展概况，讨论了自适应频率控制的原理和优点，引出自适应跳频序列等关键技术的时间需求。第三章总结了现有跳频序列的主要理论，包括跳频序列的作用、跳频序列的技术指标、跳频序列的设计要求、跳频序列的主要产生方法等，并探讨了现有跳频序列优缺点和自适应能力。第四章主要介绍了本课题所设计的自适应跳频序列产生方法，对该类方法的相关理论进行了讨论与推导，

4、得到了一些的重要结论。第五章进行了数据仿真与分析，对本文所提方法产生的自适应跳频序列的综合性能进行了统计与检测，并与理论参考值以及常用的混沌序列进行了比较，验证了本文所提自适应跳频序列的良好性能。4自适应跳频通信中高性能的跳频序列研究与FPGA实现第六章基于FPGA开发出自适应跳频序列的硬件产生模块，对硬件模块的逻辑正确性与运行可靠性进行了测试，并设计和实现了基于流水线的大数据的快速求模方法。最后，总结本文的研究工作。第二章自适应跳频通信5第二章自适应跳频通信2.1自适应跳频通信概述2.1.1自适应跳频通

5、信的基本概念从广义上讲，自适应跳频（AFH，AdaptiveFrequencyHopping）是一种能够根据信道条件的变化自动的进行自适应应对的跳频通信方式，其中的自适应应对技术包括频率自适应选用、功率自适应控制、数据速率自适应变化、天线自适应调零等。从狭义上讲，自适应跳频主要是能够自适应的选用通信质量好的频率。自适应选用频率技术是基于实时信道质量评估（LQA，LinkQualityAnalysis）与频率自动控制的通信技术。自适应跳频通信根据信道质量评估的结果，实时或定时的剔除频率集内被干扰或信道条件不

6、好的频率，同时将跳频频率集外，信道质量良好并且没有受到干扰的频率添加入频率集，从而保证频率集的最佳频率配置，并控制跳频通信在该最佳频率集上进行频率跳变。自适应跳频的频率选用技术，使跳频通信始终在无干扰或弱干扰且信道条件好的频率上进行，在很大程度上提高了跳频通信中接收信号的质量，从而提升了跳频通信的整体性能。与传统的盲跳频通信相比，自适应跳频具有以下优点：1）抗干扰和衰落能力强；自适应跳频具有实时信道质量评估和频率选用的功能，可以躲避开由于干扰或衰落引起的通信质量不好的信道，因此，自适应跳频能够很好对抗瑞利

7、衰落、背景噪声干扰和敌对的部分频带干扰。2）通信效率高，信息传输速率大。自适应跳频基本上都在信道质量好的频率上进行通信，接收端收到的信号质量好，误帧率和误码率低，同时避免了坏频率的重复使用，提高了通信效率，增大了信息传输速率。目前，自适应跳频通信主要有三种类型，一是预选中心频率，即通信双方在跳频同步建立前，首先从预定的频率集中自适应选择出一个通信质量好的频率，以该频率作为中心频率生成跳频频率集进行通信；二是预选频率集，即通信双方在跳频同步建立前，首先从预定的频率集中自适应选择出一部分通信质量好的频率组成跳

8、频频率集，然后在该优选出的频率集上进行通信；三是并行自适应选频类，即通信双方在通信的过程中，通过实时信道质量评估不断将坏频率从频率集中剔除，同时通过频率自动探测不断的将频率集外的好频率添加入频率集，以增6自适应跳频通信中高性能的跳频序列研究与FPGA实现加系统的自适应能力、实时抗干扰的性能和信号的隐蔽特性[1]。最常用也是性能最好的自适应跳频是第三种类型，本文使用此类自适应跳频通信方式。1.3自适应跳频通信的系统结构自适应跳频