一種基于信道化頻譜感知的信道監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及航空無線通信技術領域，尤其設及無線通信中的信道監(jiān)測技術，是一 種基于頻譜感知配合數(shù)字信道化結構方式的信道監(jiān)測系統(tǒng)。 技術背景
[0002] 在無線通信中，信道監(jiān)測技術是該領域的關鍵技術之一，信道質量的好壞是信息 能否可靠傳輸?shù)年P鍵。
[0003] 為了應對復雜的電磁環(huán)境，視距機載鏈路數(shù)據(jù)終端設計了多個可用頻道。高靈敏 度寬帶射頻接收機容易受到有意或無意的頻段壓制干擾，在此情況下會出現(xiàn)射頻接收機靈 敏度大幅度降低的問題?；陬l譜感知技術設計的信道監(jiān)測設備能夠感知周圍的頻譜環(huán) 境，通過對接收機所處電磁頻譜環(huán)境實時監(jiān)測，找到"干凈"的工作頻段作為測控鏈路工作 頻道選擇的依據(jù)。據(jù)信道檢測模塊對所有可用信道特性的估計值，主動避開或切換掉被干 擾的頻率，選擇質量較好的工作頻率，在無干擾或弱干擾的頻點上完成通信。有效的抑制人 為干擾和自然干擾。
[0004] 信道監(jiān)測模塊的核屯、是獲取時變的信道狀態(tài)信息，其方法是通過跟蹤和測量可用 信道內的噪聲功率值來達到信道質量估計。
[0005] 信道監(jiān)測分為模擬監(jiān)測和數(shù)字監(jiān)測，模擬監(jiān)測采用窄帶濾波配合通道功率檢測在 模擬域實現(xiàn)，需針對每一個待監(jiān)測信道配備對應的窄帶濾波器和功率檢波器等設備，硬件 設計復雜且成本較大；數(shù)字監(jiān)測通過對射頻信號下變頻后進行采樣，將其轉換為數(shù)字信號， 在數(shù)字域實現(xiàn)對各頻道的性能估計，其優(yōu)點是硬件設計簡單，但利用高速AD采集下來的數(shù) 據(jù)必須進行實時處理，否則數(shù)據(jù)容易丟失，該對后面FPGA或DSP等器件性能要求較高。

【發(fā)明內容】

[0006] 為了簡化信道監(jiān)測設備硬件電路設計復雜度，降低數(shù)字監(jiān)測方法對FPGA、DSP等 器件性能的高要求，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于信道化頻譜感知的信道監(jiān)測系 統(tǒng)，采用基于多相濾波設計數(shù)字信道化實現(xiàn)結構，配合采樣頻率選擇及信道劃分個數(shù)優(yōu)選 設計，可將每一個待監(jiān)測頻道一一對應到與之匹配的信道化分支，實現(xiàn)對所有可用信道的 實時監(jiān)測；利用基于頻譜感知的均勻化迭代能量檢測方法，對經過信道化后的信道進行能 量檢測，算法實現(xiàn)簡單，而且準確度高，可靠性好；基于軟件無線電，采用塊處理思想，通過 數(shù)字信號處理，可W根據(jù)實際需求實現(xiàn)對不同通信系統(tǒng)靈活配置。此信道監(jiān)測方法實現(xiàn)簡 單、對硬件設施要求低、信道監(jiān)測可靠性高、魯椿性好，適用于各種體制的通信系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明目的通過W下技術方案實現(xiàn)：
[0008] -種基于信道化頻譜感知的信道監(jiān)測系統(tǒng)，包含依次連接的高速ADC采樣模塊、 信道化結構、均勻化迭代能量檢測模塊；
[0009] 所述高速ADC采樣模塊用于根據(jù)信道化結構反饋的采樣頻率Fs對經過射頻前端 下變頻的信號進行AD抽樣并模數(shù)轉換，獲得數(shù)字復基帶信號；
[0010] 所述信道化結構用于根據(jù)頻道個數(shù)H、頻道間隔AF進行分析，確定AD采樣頻率Fs 并將采樣頻率Fs反饋給高速ADC采樣模塊；還用于通過多相濾波技術，采用傳統(tǒng)傅里葉域 低通原型濾波器hu(n)將信道劃分為D個信道化分支，并將數(shù)字復基帶信號的每一個待監(jiān) 測頻道信息送入對應的信道化分支進行監(jiān)測輸出；其中信道化分支個數(shù)D由頻道個數(shù)H確 定；
[0011] 所述均勻化迭代能量檢測模塊用于根據(jù)均勻化迭代能量檢測算法對信道化結構 輸出結果進行能量檢測，實現(xiàn)對每個信道化分支的噪聲功率值估計。
[0012] 依據(jù)上述特征，所述采樣頻率Fs為；Fs=D.AF，
[0013] 其中AF為頻道間隔。
[0014] 依據(jù)上述特征，所述低通原型濾波器hu(n)的多相分支濾波器的系數(shù)為：
[00巧]hp(m) =h。(mD+p)，
[001引其中，p= 0, 1，2...D-1，D為信道個數(shù)。
[0017] 依據(jù)上述特征，所述低通原型濾波器hu(n)的抽取因子M等于信道個數(shù)D，M為2的 暴次方。
[0018] 依據(jù)上述特征，所述數(shù)字復基帶信號S(n)經過信道化結構后第k路的信道輸出 為：
[0019]
[0020] 其中，種(m)二卻(m)0/ip(m)，Sp(m) =SOnD-p)，P= 0, 1，2 ? ? ?D-1。
[0021] 依據(jù)上述特征，所述低通原型濾波器hu(n)的每個多相分支濾波器的階數(shù)大于等 于8,當信道化個數(shù)D小于等于32時，低通原型濾波器的階數(shù)統(tǒng)一為255階，當信道化個數(shù) D大于32時，低通原型濾波器的階數(shù)為D*8-l階。
[0022] 依據(jù)上述特征，所述均勻化迭代能量檢測模塊通過對每個信道化輸出的結果進行 頻譜檢測，經過FFT變換后在頻域對頻譜進行能量累積，輸出的結果即為當前被檢測頻道 內的噪聲功率值。
[0023] 依據(jù)上述特征，所述均勻化迭代能量檢測模塊W信道化后每個通道的時間帶寬積 TB=U為一固定值作為參考依據(jù)，對FFT變換后頻譜能量累積點數(shù)的取值為N=^，其 中，F(xiàn)s為AD采樣頻率，AF為頻道間隔，同時Wf點數(shù)長度為間隔進行立路迭代能量累積。
[0024] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0025] 1、實現(xiàn)簡單，不需要復雜硬件設備和高昂的成本，工程實現(xiàn)復雜度底，滿足機載設 備小型化和高可靠性基本要求，兼顧設備功耗、可擴展性和靈活性，滿足不同航空無線傳輸 系統(tǒng)數(shù)據(jù)差異化需求及性能升級需求。
[0026] 2、適用范圍廣泛，該信道監(jiān)測方案適用于設計了多個可用頻道且頻道等間隔的無 線傳輸系統(tǒng)。
[0027] 3、實現(xiàn)性能優(yōu)異，采樣率選擇和信道劃分優(yōu)選策略配合信道化高效實現(xiàn)結構，將 每一個待監(jiān)測頻道與多相濾波器分支一一映射，實現(xiàn)所有頻道同步高精度監(jiān)測；同時，基于 頻譜感知的均勻化迭代能量檢測方法，利用S路迭代檢測同時對信道監(jiān)測結果進行更新， 提升信道監(jiān)測的實時性和可靠性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明一種基于信道化頻譜感知的信道監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明中信道化結構的結構示意圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明中多相濾波器組與待監(jiān)測頻道對應結構示意圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明中均勻化迭代能量檢測模塊的結構示意圖；
【具體實施方式】
[0032] 下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明：
[003引如圖1所示，本發(fā)明主要包括高速ADC采樣模塊、基于多相濾波器的信道化結構、 基于頻譜感知的均勻化迭代能量檢測等。根據(jù)通信系統(tǒng)需求，通過對可用通信頻道個數(shù)H、 頻道間隔AF進行分析，確定AD采樣頻率FsW及信道劃分個數(shù)D;用已選定的采樣頻率FS 對經過射頻前端下變頻的信號進行AD抽樣并模數(shù)轉換，獲得數(shù)字復基帶信號；將數(shù)字復基 帶信號通過基于多相濾波的信道化模塊進行處理，使每一個待監(jiān)測頻道信息從對應的信道 化結構分支輸出；根據(jù)均勻化迭代能量檢測算法對信道化輸出結果進行能量檢測，實現(xiàn)對 每個信道的噪聲功率值估計。具體為：
[0034] (1)高速ADC采樣模塊
[003引高速ADC采樣模塊的作用是對經過下變頻的待監(jiān)測帶寬內的信號進行AD抽樣，獲 得復基帶信號；將模擬信號轉換為數(shù)字信號，在數(shù)字域進行后續(xù)的數(shù)字信號處理，W簡單有 效的方式實現(xiàn)對各頻道的性能估計。
[0036] ADC采樣頻率過高會給系統(tǒng)實時處理帶來較大壓力，采樣率過低會丟失掉一些必 要的監(jiān)測信息，使后續(xù)信道監(jiān)測結果可靠性降低。因此，對應不同的通信系統(tǒng)需根據(jù)實際情 況選擇合適的采樣頻率，W達到監(jiān)測性能和信號處理壓力的平衡，采樣頻率由信道化結構 提供。
[0037] (2)基于多相濾波器的信道化結構
[0038] 本部分主要完成二方面內容，一是采樣頻率選擇，二是信道劃分優(yōu)選。AD采樣頻率 和信道劃分個數(shù)的選擇是整個信道監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)性能的關鍵。
[0039] 本方案中，基于多相濾波的信道化采用復信道劃分結構，抽取因子M等于信道個 數(shù)D，M-般為