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自编码扩频序列的产生及特性研究

殷飞  
【摘要】:目前扩频通信技术中,广泛采用伪随机(PN)序列作为扩频码,虽然PN 序列具有一定的类噪声特性,实际上它仍然是一个确定的序列,可能被窃听者复制,存在安全隐患。 在此背景下,1999 年Lim Nguyen 首次提出自编码扩频通信概念。它利用传输的数据信息产生扩频码,代替使用m 序列、混沌序列等伪随机码发生器,保证了扩频序列的随机性、动态可变性和信号的低截获率。 扩频信号的产生是自编码扩频通信的难点和关键技术之一。现在通常采用信源压缩编码降低冗余度来获得扩频码,手段单一固定。产生扩频码的性能不够理想,针对不同的信源序列和无线传播环境不能保证随机化效果的一致性。为了解决这个问题,需要信源随机化技术能够自适应的满足不同条件下的随机化要求。本文在总结现有自编码扩频通信扩频码产生方法的基础上,引入现代谱估计中的AR 滤波模型,提出利用自适应滤波器提取扩频码的随机化技术。动态地把信源序列转化成高斯白噪声分布的数据流,再通过量化、平衡编码进行序列优化,以达到扩频码的特性要求。 本文首先概述现有自编码扩频通信系统的基本原理和与之相关的理论。然后对自适应滤波的自编码扩频序列产生方法进行了理论推导和仿真分析。在高斯白噪声和瑞利衰落信道下分别进行单用户和多用户系统的仿真。仿真结果表明,系统的性能与传统PN 码直扩通信系统相似,在低信噪比环境下性能优于采用现有随机化技术的自编码系统。改善了自编码系统固有的自干扰现象。 本文对自编码扩频序列的相关特性、码平衡性、线形复杂度、多址容量以及抗多址干扰的性能进行深入的讨论,并就系统中滤波器级数的选定与系统自干扰现象及扩频码的性能之间的关系做了详尽的分析与仿真,提出了最佳阶数的概念。另外,本文还介绍了自编码多址通信以及自编码技术在跳时和跳频系统中的应用。 最后,对本文工作进行总结,提出了对自编码扩频通信技术进一步改进的想法。


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