一種基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過認(rèn)知無線電對(duì)于頻譜動(dòng)態(tài)利用的角度來解決傳統(tǒng)跳頻通信中的抗干擾問題，通過認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)來對(duì)跳頻頻率集中的頻點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)感知，一旦發(fā)現(xiàn)某些頻點(diǎn)上有干擾就在跳頻中避開這些頻點(diǎn)，避免發(fā)生因頻點(diǎn)干擾而造成的誤碼現(xiàn)象，因此本發(fā)明的跳頻通信系統(tǒng)能夠及時(shí)檢測(cè)到干擾，探測(cè)出頻譜空洞。
【專利說明】—種基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信技術(shù)產(chǎn)品實(shí)用領(lǐng)域，尤其涉及一種基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]擴(kuò)頻通信，又稱為擴(kuò)展頻譜通信，以其獨(dú)特的抗干擾能力和較寬的工作頻帶在軍事領(lǐng)域中成為了不可或缺的通信手段，是以香農(nóng)信息論為基本理論依據(jù)發(fā)展而來的現(xiàn)代通信體制，將傳輸信息的基帶信號(hào)頻譜擴(kuò)展到更寬的頻帶上進(jìn)行傳輸，通過偽隨機(jī)碼對(duì)待傳輸信息進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展；接收端再利用相應(yīng)的技術(shù)將已擴(kuò)展的頻譜壓縮后，從而達(dá)到了信息傳輸?shù)哪康?，同時(shí)保證了可靠地通信。跳頻通信，作為擴(kuò)頻通信方式中的重要類型之一，有較強(qiáng)的抗干擾，抗衰落和抗截獲能力，尤其是以出色的抗單頻窄帶干擾，抗頻率跟蹤干擾能力而倍受青睞。跳頻通信是指收發(fā)雙方的載波頻率由偽隨機(jī)碼序列去控制載波振蕩器產(chǎn)生的，使載波隨偽隨機(jī)碼的變化而變化。從時(shí)域和頻域兩方面來觀測(cè)跳頻信號(hào)，在時(shí)域中，跳頻信號(hào)是一個(gè)多載波頻移鍵控信號(hào)；在頻域中，跳頻信號(hào)是一個(gè)在頻帶上非等間隔按照一定規(guī)律跳變的信號(hào)。因此，只要敵方不知道信號(hào)的跳變規(guī)律，通信內(nèi)容就很難被截獲，即使部分頻段被敵方干擾，仍舊可以在未被干擾的頻段上通信。跳頻通信與傳統(tǒng)通信體制相比有如下特點(diǎn):
[0003](1)抗干擾尤其是抗窄帶干擾能力強(qiáng)，對(duì)多徑干擾不敏感；
[0004](2)選擇性尋址能力強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)CDMA (碼分多址)方式進(jìn)行多址通信；
[0005](3)頻譜密度低，對(duì)其他通信系統(tǒng)干擾較小，使頻譜資源可以重復(fù)利用；
[0006](4)保密性能好，信息隱蔽不易被偵破。
[0007]因此，跳頻通信在現(xiàn)代無線電通信中比傳統(tǒng)的通信體制具有更廣闊的應(yīng)用前景。
[0008]在常規(guī)跳頻通信系統(tǒng)中，跳頻序列發(fā)生器所產(chǎn)生的載頻序列是按照通信雙方事先規(guī)定的協(xié)議遍歷跳頻頻率集的每一個(gè)頻點(diǎn)。由于通信時(shí)并不對(duì)頻率集的頻點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量分析，如果頻點(diǎn)受到了嚴(yán)重干擾，該頻點(diǎn)傳輸?shù)男畔㈦y以提取，造成大量的誤碼，所以常規(guī)跳頻也稱為“盲跳頻”。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)，該跳頻通信系統(tǒng)能夠及時(shí)檢測(cè)到干擾，探測(cè)出頻譜空洞。
[0010]本發(fā)明的基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)，其包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)；
[0011]其中，發(fā)射機(jī)包括:第一基帶處理單元、第一射頻處理單元、第一跳頻圖案選擇單元和反饋信道接收單元；
[0012]接收機(jī)包括:第二基帶處理單元、第二射頻處理單元、第二跳頻圖案選擇單元、頻譜感知單元和反饋信道發(fā)射單元；
[0013]上述各單元之間的連接關(guān)系為:
[0014]第一基帶處理單元與第一射頻處理單元連接，第一跳頻圖案選擇單元與反饋信道接收單元連接，且第一射頻處理單元與第一跳頻圖案選擇單元連接；
[0015]第二基帶處理單元分別與第二射頻處理單元和頻譜感知單元連接，第二射頻處理單元分別與第二跳頻圖案選擇單元和頻譜感知單元連接，頻譜感知單元分別與反饋信道發(fā)射單元和第二跳頻圖案選擇單元連接；
[0016]第一射頻處理單元與第二射頻處理單元通過正向信道通信；反饋信道發(fā)射單元與反饋信道接收單元通過反饋信道通信；
[0017]其中，跳頻通信系統(tǒng)啟動(dòng)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)初始化后以各自的頻率進(jìn)行工作；
[0018]第一基帶處理單元，用于對(duì)當(dāng)前信源進(jìn)行編碼、定幀和調(diào)制處理，形成基帶調(diào)制信號(hào)，并將該基帶調(diào)制信號(hào)發(fā)送給第一射頻處理單元；
[0019]第一射頻處理單元，用于將基帶調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大和濾波之后，將其搬移到發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率f上，形成混頻信號(hào)，并將該混頻信號(hào)通過正向信道發(fā)射到所述第二射頻處理單元；
[0020]其中，發(fā)射機(jī)初始化后第一次進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)前頻率f為發(fā)射機(jī)的初始跳頻頻率fO，從第二次開始，當(dāng)前頻率f為第一跳頻圖案選擇單元發(fā)送的跳頻頻率；
[0021]第二射頻處理單元，用于根據(jù)接收機(jī)的當(dāng)前頻率f’將所述混頻信號(hào)進(jìn)行解跳后發(fā)送給第二基帶處理單元；
[0022]其中，接收機(jī)初始化后第一次進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)前頻率f ’為接收機(jī)的初始跳頻頻率fO’，從第二次開始，當(dāng)前頻率f ’為第二跳頻圖案選擇單元發(fā)送的跳頻頻率；
[0023]第二基帶處理單元，用于對(duì)第二射頻處理單元解跳后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以恢復(fù)出發(fā)射機(jī)需要的同步信息，并將該同步信息發(fā)送給頻譜感知單元；
[0024]頻譜感知單元，用于根據(jù)所述同步信息對(duì)第二跳頻圖案選擇單元中預(yù)存的兩套跳頻圖案的頻點(diǎn)進(jìn)行頻譜感知，并將感知結(jié)果X分別發(fā)送給第二跳頻圖案選擇單元與反饋信道發(fā)射單元；
[0025]反饋信道接收單元，用于將反饋信道傳輸?shù)母兄Y(jié)果X恢復(fù)出來并發(fā)送給第一跳頻圖案選擇單元；
[0026]第一跳頻圖案選擇單元，用于根據(jù)感知結(jié)果X選擇兩套跳頻圖案中無干擾的那一個(gè)頻點(diǎn)作為下一跳的跳頻頻率Π，并將所述跳頻頻率Π發(fā)送給第一射頻處理單元，作為發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率；
[0027]第二跳頻圖案選擇單元，用于根據(jù)感知結(jié)果X選擇兩套跳頻圖案中無干擾的那一個(gè)頻點(diǎn)作為下一跳的跳頻頻率Π，并將所述跳頻頻率Π發(fā)送給第二射頻處理單元，作為發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率；
[0028]第一跳頻圖案選擇單元和第二跳頻圖案選擇單元預(yù)存的兩套跳頻圖案是2組分別有127個(gè)頻點(diǎn)的跳頻序列，且兩套跳頻圖案的同一條頻周期內(nèi)的頻點(diǎn)保持對(duì)偶關(guān)系。
[0029]進(jìn)一步的,所述頻譜感知單元包括:
[0030]時(shí)鐘控制器，用于在接收到第二基帶處理單元發(fā)送來的同步信息時(shí)，控制當(dāng)前跳頻圖案的下一個(gè)頻點(diǎn)的解跳持續(xù)四分之一個(gè)跳頻周期；
[0031]擴(kuò)頻碼產(chǎn)生器，根據(jù)時(shí)鐘控制器控制當(dāng)前跳頻圖案的下一個(gè)頻點(diǎn)的解跳持續(xù)四分之一個(gè)跳頻周期從而產(chǎn)生擴(kuò)頻碼；
[0032]數(shù)字頻率合成器DDS，根據(jù)擴(kuò)頻碼產(chǎn)生當(dāng)前跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率；
[0033]比較器，用于將當(dāng)前跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率與當(dāng)前工作頻率進(jìn)行混頻處理，并將混頻后頻率的能量與檢測(cè)門限值比較，若大于檢測(cè)門限值，則該跳頻圖案中下一跳頻點(diǎn)存在干擾，否則不存在干擾；
[0034]若當(dāng)前跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率存在干擾，則默認(rèn)另一套跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率f2不存在干擾，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)以跳頻頻率f2為下一跳的頻率；若當(dāng)前跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率不存在干擾，則不進(jìn)行跳頻，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)仍以跳頻頻率Π為下一跳的頻率。
[0035]本發(fā)明的有益效果在于:
[0036]本專利通過認(rèn)知無線電對(duì)于頻譜動(dòng)態(tài)利用的角度來解決傳統(tǒng)跳頻通信中的抗干擾問題,通過認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)來對(duì)跳頻頻率集中的頻點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)感知，一旦發(fā)現(xiàn)某些頻點(diǎn)上有干擾就在跳頻中避開這些頻點(diǎn)，避免發(fā)生因頻點(diǎn)干擾而造成的誤碼現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明的基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)示意圖；
[0038]圖2是本發(fā)明的基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)的頻譜感知單元示意圖；
[0039]圖3是本發(fā)明的基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)的跳頻圖案選擇單元示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]一種基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)可以用于航天測(cè)控，軍事保密通信等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電與跳頻技術(shù)的有機(jī)結(jié)合?？蓪?shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗干擾通信，屬于實(shí)用創(chuàng)新型產(chǎn)品。本發(fā)明設(shè)計(jì)通信、信號(hào)處理、電子、控制等，屬于通信技術(shù)產(chǎn)品實(shí)用【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0041]認(rèn)知無線電的核心思想就是使無線通信設(shè)備具有發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”并對(duì)其合理利用的能力。認(rèn)知無線電的一個(gè)重要前提是頻譜感知，頻譜感知的目的是發(fā)現(xiàn)頻譜空洞，同時(shí)不能對(duì)主用戶造成有害干擾。對(duì)頻譜空洞的使用，主用戶比認(rèn)知用戶具有更高級(jí)別頻譜接入優(yōu)先權(quán)。因此，認(rèn)知用戶在利用頻譜空洞進(jìn)行通信過程中，必須能夠快速感知到主用戶的再次出現(xiàn)，及時(shí)進(jìn)行頻譜切換，騰出所占用的頻段給主用戶使用。認(rèn)知無線電能及時(shí)檢測(cè)到干擾，探測(cè)出頻譜空洞。
[0042]基于認(rèn)知無線電的跳頻系統(tǒng)是將認(rèn)知無線電的頻譜感知技術(shù)應(yīng)用到跳頻系統(tǒng)中。認(rèn)知無線電單元發(fā)現(xiàn)頻譜空洞，及時(shí)地避開干擾點(diǎn)，利用檢測(cè)到的可用頻點(diǎn)進(jìn)行通信。通過認(rèn)知無線電單元控制跳頻的頻率集，來達(dá)到通信的目的。這種設(shè)計(jì)的思想可以改善無線電臺(tái)對(duì)電磁環(huán)境的適應(yīng)性、增加頻譜資源的利用率、減少電臺(tái)之間的干擾，從而大大提高跳頻系統(tǒng)的性能。
[0043]基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)主要由發(fā)射機(jī)，接收機(jī)組成。其中，發(fā)射機(jī)包括:第一基帶處理單元、第一射頻處理單元、第一跳頻圖案選擇單元和反饋信道接收單元；接收機(jī)包括:第二基帶處理單元、第二射頻處理單元、第二跳頻圖案選擇單元、頻譜感知單元和反饋信道發(fā)射單元。
[0044]第一跳頻圖案選擇單元和第二跳頻圖案選擇單元是相同的，F(xiàn)PGA內(nèi)部事先產(chǎn)生2組分別有127個(gè)頻點(diǎn)的跳頻序列，從而形成兩套跳頻圖案，這兩套跳頻圖案差異性盡可能的大，而且遍歷跳頻頻率集范圍內(nèi)的頻率點(diǎn)，預(yù)先儲(chǔ)存于第一跳頻圖案選擇單元和第二跳頻圖案選擇單元中。第一跳頻圖案選擇單元和第二跳頻圖案選擇單元根據(jù)頻譜感知結(jié)果選擇兩套跳頻圖案中的無干擾的那一個(gè)頻點(diǎn)作為下一跳的混頻頻率，進(jìn)而控制DDS產(chǎn)生相應(yīng)的頻率。
[0045]在第二射頻處理單元接收機(jī)按照與接收到的跳頻信號(hào)相同規(guī)律跳頻(但頻率相差一個(gè)中頻)，控制頻率合成器輸出。經(jīng)過混頻得到固定中頻，完成解跳；濾波后，對(duì)信號(hào)進(jìn)行中頻采樣，隨后，在第二基帶處理單元通過FPGA在數(shù)字域利用本地中頻載波實(shí)現(xiàn)數(shù)字解調(diào)，得到的結(jié)果再進(jìn)行解碼恢復(fù)原始信息。而頻譜感知單元?jiǎng)t對(duì)兩套跳頻圖案的下一跳的兩個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行頻譜感知，并將感知結(jié)果分別發(fā)送給第二跳頻圖案選擇單元與反饋信道單元，反饋信道單元將頻譜感知結(jié)果經(jīng)過調(diào)制后通過反饋信道反饋給發(fā)射機(jī)。
[0046]通過認(rèn)知功能，系統(tǒng)可以保證跳頻通信始終保持在兩套跳頻圖案中未被干擾的頻率點(diǎn)上進(jìn)行工作。
[0047]其中:
[0048](I)在第一基帶處理單元中主要實(shí)現(xiàn)對(duì)跳頻時(shí)鐘計(jì)算，發(fā)送消息格式，DPSK基帶調(diào)制以及跳頻序列的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的研究。
[0049](2)在第一射頻處理單元中主要將基帶信號(hào)經(jīng)過放大和濾波，將其搬移到跳頻頻率集所在頻率上，并將信息發(fā)射到正向通信信道中。
[0050](3)在反饋信道接收單元中主要將來自于接收機(jī)的頻譜感知信息解調(diào)并恢復(fù)出來。
[0051](4)第一跳頻圖案選擇單元和第二跳頻圖案選擇單元都是根據(jù)頻譜感知信息通過信道與偽碼轉(zhuǎn)換器控制DDS產(chǎn)生下一跳的未被干擾的頻點(diǎn)的頻率。
[0052](5)第二基帶處理單元負(fù)責(zé)DPSK基帶解調(diào)；載波同步與位同步；跳頻同步等。通過以上幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)需要傳送的信息碼的恢復(fù)。
[0053](6)頻譜感知單元是整個(gè)認(rèn)知跳頻通信系統(tǒng)的核心，它具備獨(dú)立的解跳和能量檢測(cè)功能，在接收機(jī)基帶處理單元完成同步后，由時(shí)鐘控制頻譜感知單元提前對(duì)下一跳的頻點(diǎn)進(jìn)行解跳，根據(jù)能量檢測(cè)的結(jié)果來判斷出下一跳使用哪個(gè)跳頻圖案。
[0054](7)反饋信道發(fā)射單元將頻譜感知單元感知到的頻譜信息通過反饋信道發(fā)送給發(fā)射機(jī)。
[0055]如圖1所示，第一基帶處理單元對(duì)當(dāng)前信源進(jìn)行編碼、定幀和調(diào)制處理，形成基帶調(diào)制信號(hào)，并將該基帶調(diào)制信號(hào)發(fā)送給第一射頻處理單元；
[0056]第一射頻處理單元將基帶調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大和濾波之后，將其搬移到發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率f上，形成混頻信號(hào)，并將該混頻信號(hào)通過正向信道發(fā)射到所述第二射頻處理單元；
[0057]其中，發(fā)射機(jī)初始化后第一次進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)前頻率f為發(fā)射機(jī)的初始跳頻頻率f0，從第二次開始，當(dāng)前頻率f為第一跳頻圖案選擇單元發(fā)送的跳頻頻率；
[0058]第二射頻處理單元根據(jù)接收機(jī)的當(dāng)前頻率f ’將所述混頻信號(hào)進(jìn)行解跳后發(fā)送給第二基帶處理單元；
[0059]其中，接收機(jī)初始化后第一次進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)前頻率f ’為接收機(jī)的初始跳頻頻率f0’，從第二次開始，當(dāng)前頻率f’為第二跳頻圖案選擇單元發(fā)送的跳頻頻率；
[0060]第二基帶處理單元對(duì)第二射頻處理單元解跳后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以恢復(fù)出發(fā)射機(jī)需要的同步信息，并將該同步信息發(fā)送給頻譜感知單元；
[0061]頻譜感知單元根據(jù)所述同步信息對(duì)第二跳頻圖案選擇單元中預(yù)存的兩套跳頻圖案的頻點(diǎn)進(jìn)行頻譜感知，并將感知結(jié)果X分別發(fā)送給第二跳頻圖案選擇單元與反饋信道發(fā)射單元；
[0062]反饋信道接收單元將反饋信道傳輸?shù)母兄Y(jié)果X恢復(fù)出來并發(fā)送給第一跳頻圖案選擇單元；
[0063]第一跳頻圖案選擇單元根據(jù)感知結(jié)果X選擇兩套跳頻圖案中無干擾的那一個(gè)頻點(diǎn)作為下一跳的跳頻頻率Π，并將所述跳頻頻率Π發(fā)送給第一射頻處理單元，作為發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率；
[0064]第二跳頻圖案選擇單元根據(jù)感知結(jié)果X選擇兩套跳頻圖案中無干擾的那一個(gè)頻點(diǎn)作為下一跳的跳頻頻率Π，并將所述跳頻頻率Π發(fā)送給第二射頻處理單元，作為發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率；
[0065]第一跳頻圖案選擇單元和第二跳頻圖案選擇單元預(yù)存的兩套跳頻圖案是2組分別有127個(gè)頻點(diǎn)的跳頻序列，且兩套跳頻圖案的同一條頻周期內(nèi)的頻點(diǎn)保持對(duì)偶關(guān)系。
[0066]至此，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均以跳頻頻率f 1為工作頻率，當(dāng)下一個(gè)信源輸入后，重復(fù)上述工作，根據(jù)頻譜感知單元的選擇兩套跳頻圖案中的無干擾的頻點(diǎn)決定發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的工作頻率。
[0067]如圖2所示，如果在跳頻頻率集內(nèi)的頻點(diǎn)上存在干擾，其在相應(yīng)頻點(diǎn)上的頻域信號(hào)的能量會(huì)非常大，而感知單元?jiǎng)t是一個(gè)與接收機(jī)解跳相差一個(gè)跳頻周期的解跳系統(tǒng)，在接收機(jī)接收現(xiàn)在這個(gè)跳頻周期的信息時(shí)，頻譜感知單元?jiǎng)t對(duì)兩個(gè)跳頻圖案中下一跳的兩個(gè)頻點(diǎn)分別進(jìn)行解跳，其中跳頻圖案1的下一個(gè)頻點(diǎn)的解跳持續(xù)四分之一個(gè)跳頻周期，跳頻圖案2的下一個(gè)頻點(diǎn)持續(xù)下一個(gè)四分之一跳頻周期，而頻譜判決則根據(jù)能量檢測(cè)的結(jié)果來判斷預(yù)設(shè)的兩種跳頻圖案下一個(gè)跳頻周期內(nèi)兩個(gè)頻點(diǎn)是否存在干擾，如果第一套跳頻圖案中下一跳頻點(diǎn)不存在干擾，則頻譜判決發(fā)出二進(jìn)制號(hào)碼00，如果第一套圖案中下一跳頻點(diǎn)存在干擾則頻譜判決發(fā)出二進(jìn)制號(hào)碼01，如果第二套圖案中的下一跳頻點(diǎn)存在干擾則頻譜判決發(fā)出二進(jìn)制號(hào)碼11，如果第二套圖案中的下一跳頻點(diǎn)不存在干擾則頻譜判決發(fā)出二進(jìn)制號(hào)碼10，其通過FPGA內(nèi)部數(shù)據(jù)線傳遞給接收機(jī)的跳頻案選擇器，從而控制DDS生成相應(yīng)的頻率，同時(shí)通過反饋信道單元發(fā)送給發(fā)送機(jī)，由發(fā)送機(jī)控制發(fā)送機(jī)跳頻圖案選擇器使得發(fā)射機(jī)DDS生成相應(yīng)的頻率進(jìn)行混頻，由于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的DDS產(chǎn)生的頻率是一致的，因此可以實(shí)現(xiàn)跳頻的解跳，從而使在下一跳的通信中，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)都能工作在同一個(gè)不受干擾的頻率上。
[0068]如圖3所不，跳頻序列就是決定跳頻圖案的偽隨機(jī)序列。跳頻序列要求有:自相關(guān)互相關(guān)特性好，最小碼距大，周期長等。跳頻序列通常有m序列，GOLD序列，Μ序列，RS序列等。m序列產(chǎn)生方法較為簡(jiǎn)單，但是序列數(shù)量較少；G0LD序列數(shù)量巨大，且具有三值互相關(guān)函數(shù);M序列數(shù)量較多，但相關(guān)性差；RS序列相關(guān)性好，但是需要選擇。綜合實(shí)現(xiàn)所耗費(fèi)的邏輯資源以及需求，選擇產(chǎn)生較為簡(jiǎn)單的m序列作為跳頻序列，并用對(duì)偶頻帶法實(shí)現(xiàn)寬間隔跳頻。
[0069]在本發(fā)明中，跳頻序列采用兩個(gè)周期為127位的m序列(r = 7)，分別驅(qū)動(dòng)2組頻率字使DDS生成2種不同的跳頻圖案，且每組跳頻圖案的跳頻點(diǎn)數(shù)均為127。每組跳頻圖案都采用對(duì)偶頻帶法實(shí)現(xiàn)寬間隔跳頻，既將127個(gè)跳頻頻點(diǎn)分為兩組，低63個(gè)頻點(diǎn)作為低頻組，高63個(gè)頻點(diǎn)作為高頻組，當(dāng)跳頻間隔小于3(即6MHz)時(shí)，跳到對(duì)偶頻帶上去。而且為了避免連續(xù)頻帶干擾導(dǎo)致的兩套跳頻圖案中的下一跳頻點(diǎn)均被干擾，跳頻圖案I與跳頻圖案2的同一跳頻周期內(nèi)的頻點(diǎn)應(yīng)該保持對(duì)偶關(guān)系，既在同一跳頻周期內(nèi)，如果跳頻圖案I的工作頻點(diǎn)在低頻組則跳頻圖案2的工作頻點(diǎn)在高頻組。
[0070]頻譜感知信息在每一跳頻周期會(huì)有4種狀態(tài)中的兩種，00代表跳頻圖案I的下一跳頻點(diǎn)可用，01代表跳頻圖案I的下一跳頻點(diǎn)不可用，10代表跳頻圖案2的下一跳頻點(diǎn)可用，11表示跳頻圖案2的下一頻點(diǎn)不可用，之后通過信道-偽碼編號(hào)轉(zhuǎn)換來控制偽碼產(chǎn)生器產(chǎn)生相應(yīng)的碼從而使DDS產(chǎn)生相應(yīng)的頻率，保證下一跳正向跳頻信道工作在無干擾的頻點(diǎn)上。
[0071]頻譜感知結(jié)果的4種狀態(tài)(圖案I下一頻點(diǎn)可用/不可用，圖案2下一頻點(diǎn)可用/不可用)分別用二進(jìn)制碼00、01、10、11表示，經(jīng)過DPSK調(diào)制將頻譜感知結(jié)果反饋給發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)端的反饋信道單元將接收到的反饋信息解調(diào)之后得到圖案I和圖案2的下一跳頻點(diǎn)的狀態(tài)，進(jìn)而控制DDS產(chǎn)生沒有被干擾的頻點(diǎn)的頻率，從而實(shí)現(xiàn)無干擾的跳頻通信。
[0072]反饋信道我們選擇遠(yuǎn)離跳頻通信頻率集的頻段，從而保證反饋信道不會(huì)對(duì)正常的跳頻通信鏈路產(chǎn)生干擾，而且也可以使得敵方不容易干擾反饋信道。因此擬采用2GHz為反饋信道載波頻率，反饋信道的傳輸速率為40kbps。
[0073]反饋信道接收單元主要是將接收機(jī)發(fā)送的頻譜感知恢復(fù)出來，本設(shè)計(jì)預(yù)備2種方案，方案I為常規(guī)通信模式，其主要功能是將反饋信道接收到的DPSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，從而得到接收機(jī)端的頻譜感知信息。
[0074]上述兩套跳頻圖案是2組分別有127個(gè)頻點(diǎn)的跳頻序列，預(yù)存于第二跳頻圖案選擇單元中，遍歷跳頻頻率集范圍內(nèi)的頻率點(diǎn)，且兩套跳頻圖案的同一條頻周期內(nèi)的頻點(diǎn)保持對(duì)偶關(guān)系。
[0075]本發(fā)明使得窄帶定頻干擾對(duì)于本系統(tǒng)完全失效；使得連續(xù)頻帶干擾對(duì)本系統(tǒng)完全失效；實(shí)現(xiàn)每秒10000跳的高速跳頻系統(tǒng)；對(duì)各種干擾信號(hào)的檢測(cè)概率達(dá)到100%，虛警概率不超過1% ;頻譜切換時(shí)間不超過10ms ;跳頻頻率集范圍500Mhz，跳頻頻點(diǎn)127個(gè)。因此可以有效地對(duì)抗單頻點(diǎn)干擾，多頻點(diǎn)干擾，連續(xù)頻帶干擾。
[0076]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)，其特征在于，其包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)； 其中，發(fā)射機(jī)包括:第一基帶處理單元、第一射頻處理單元、第一跳頻圖案選擇單元和反饋信道接收單元； 接收機(jī)包括:第二基帶處理單元、第二射頻處理單元、第二跳頻圖案選擇單元、頻譜感知單元和反饋信道發(fā)射單元； 上述各單元之間的連接關(guān)系為: 第一基帶處理單元與第一射頻處理單元連接，第一跳頻圖案選擇單元與反饋信道接收單元連接，且第一射頻處理單元與第一跳頻圖案選擇單元連接； 第二基帶處理單元分別與第二射頻處理單元和頻譜感知單元連接，第二射頻處理單元分別與第二跳頻圖案選擇單元和頻譜感知單元連接，頻譜感知單元分別與反饋信道發(fā)射單元和第二跳頻圖案選擇單元連接； 第一射頻處理單元與第二射頻處理單元通過正向信道通信；反饋信道發(fā)射單元與反饋信道接收單元通過反饋信道通信； 其中，跳頻通信系統(tǒng)啟動(dòng)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)初始化后以各自的頻率進(jìn)行工作； 第一基帶處理單元，用于對(duì)當(dāng)前信源進(jìn)行編碼、定幀和調(diào)制處理，形成基帶調(diào)制信號(hào)，并將該基帶調(diào)制信號(hào)發(fā)送給第一射頻處理單元； 第一射頻處理單元，用于將基帶調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大和濾波之后，將其搬移到發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率f上，形成混頻信號(hào)，并將該混頻信號(hào)通過正向信道發(fā)射到所述第二射頻處理單元; 其中，發(fā)射機(jī)初始化后第一次進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)前頻率f為發(fā)射機(jī)的初始跳頻頻率f0，從第二次開始，當(dāng)前頻率f為第一跳頻圖案選擇單元發(fā)送的跳頻頻率； 第二射頻處理單元，用于根據(jù)接收機(jī)的當(dāng)前頻率f’將所述混頻信號(hào)進(jìn)行解跳后發(fā)送給第二基帶處理單元； 其中，接收機(jī)初始化后第一次進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)前頻率f’為接收機(jī)的初始跳頻頻率f0’，從第二次開始，當(dāng)前頻率f’為第二跳頻圖案選擇單元發(fā)送的跳頻頻率； 第二基帶處理單元，用于對(duì)第二射頻處理單元解跳后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以恢復(fù)出發(fā)射機(jī)需要的同步信息，并將該同步信息發(fā)送給頻譜感知單元； 頻譜感知單元，用于根據(jù)所述同步信息對(duì)第二跳頻圖案選擇單元中預(yù)存的兩套跳頻圖案的頻點(diǎn)進(jìn)行頻譜感知，并將感知結(jié)果X分別發(fā)送給第二跳頻圖案選擇單元與反饋信道發(fā)射單元； 反饋信道接收單元，用于將反饋信道傳輸?shù)母兄Y(jié)果X恢復(fù)出來并發(fā)送給第一跳頻圖案選擇單元； 第一跳頻圖案選擇單元，用于根據(jù)感知結(jié)果X選擇兩套跳頻圖案中無干擾的那一個(gè)頻點(diǎn)作為下一跳的跳頻頻率Π，并將所述跳頻頻率Π發(fā)送給第一射頻處理單元，作為發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率； 第二跳頻圖案選擇單元，用于根據(jù)感知結(jié)果X選擇兩套跳頻圖案中無干擾的那一個(gè)頻點(diǎn)作為下一跳的跳頻頻率Π，并將所述跳頻頻率Π發(fā)送給第二射頻處理單元，作為發(fā)射機(jī)的當(dāng)前頻率； 第一跳頻圖案選擇單元和第二跳頻圖案選擇單元預(yù)存的兩套跳頻圖案是2組分別有127個(gè)頻點(diǎn)的跳頻序列，且兩套跳頻圖案的同一條頻周期內(nèi)的頻點(diǎn)保持對(duì)偶關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的基于認(rèn)知無線電的跳頻通信系統(tǒng)，其特征在于，所述頻譜感知單元包括: 時(shí)鐘控制器，用于在接收到第二基帶處理單元發(fā)送來的同步信息時(shí)，控制當(dāng)前跳頻圖案的下一個(gè)頻點(diǎn)的解跳持續(xù)四分之一個(gè)跳頻周期； 擴(kuò)頻碼產(chǎn)生器，根據(jù)時(shí)鐘控制器控制當(dāng)前跳頻圖案的下一個(gè)頻點(diǎn)的解跳持續(xù)四分之一個(gè)跳頻周期從而產(chǎn)生擴(kuò)頻碼； 數(shù)字頻率合成器DDS，根據(jù)擴(kuò)頻碼產(chǎn)生當(dāng)前跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率； 比較器，用于將當(dāng)前跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率與當(dāng)前工作頻率進(jìn)行混頻處理，并將混頻后頻率的能量與檢測(cè)門限值比較，若大于檢測(cè)門限值，則該跳頻圖案中下一跳頻點(diǎn)存在干擾，否則不存在干擾； 若當(dāng)前跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率存在干擾，則默認(rèn)另一套跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率f2不存在干擾，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)以跳頻頻率f2為下一跳的頻率；若當(dāng)前跳頻圖案的下一跳的跳頻頻率不存在干擾，則不進(jìn)行跳頻，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)仍以跳頻頻率Π為下一跳的頻率。
【文檔編號(hào)】H04B1/715GK104393893SQ201410689988
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】蔡卓燃, 沙金良, 申景詩, 趙宇, 馬宗峰, 程坤, 馬波 申請(qǐng)人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一三研究所