一种跳频信号极化分集合并方法技术

本发明专利技术一种跳频信号的分集合成方法，首先将左右旋极化天线接收的信号分别进行AD采样，经过数字下变频后获得两路基带信号；然后对左、右旋基带信号共轭相乘，做FFT变换后得到左旋基带信号的频偏和相偏估计值，修正偏差完成左旋支路的开环校正。最后对校正后的基带信号进行加权合并，完成跳频信号的极化分集合并。本发明专利技术提出了一种跳频信号极化分集合并处理方法，用开环控制的方式实时处理两路信号的频偏和相偏，相对于闭环控制方式，具有结构简单、处理速度快等优势，非常适合实现跳频遥测信号的接收，以达到最佳传输信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种跳频信号极化分集合并方法
本专利技术涉及遥测通信领域，特别涉及一种跳频信号极化分集合并方法。
技术介绍
遥测系统是弹道导弹系统中不可缺少的重要组成部分，在弹道式导弹全寿命研制过程中，遥测系统用于获取飞行试验中各系统的工作状态参数和环境数据，为确定导弹性能或进行故障分析提供依据。在导弹遥测系统中，无线电信道起着弹上遥测数据采集器与地面数据处理站之间的信息传输作用，作为导弹与地面发控指挥系统信息互传通信的桥梁，遥测系统一方面需要具有很低的时延性，一方面需要具有很强的鲁棒性，即传输可靠性。特别是复杂适应阴天、多云气候及海面、丘陵、沙地等复杂地理环境和动态电磁环境中，系统的可靠性和抗干扰性能直接影响到弹道导弹作战效能的发挥。跳频通信体制是通过伪随机码控制载波的跳变，从而有效躲避干扰信号，克服了定频通信的缺陷，具有抗干扰能力强、截获率低等特点，与传统PCM-FM体制不同，遥测发射端用PCM-PM跳频体制，具有占用频带较窄、频谱滚降较快等优势，可以减少对临近通信信道的干扰。在遥测接收端，为达到低仰角(0°～2°)状态下可靠接收能力，并可适应阴天、多云气候及海面、丘陵、沙地等复杂动态环境，采用了分集合并技术来提高接收机的信噪比。由于传统的遥测系统采用定频体制，通过锁相环闭环方式来实现信号频率和相位调整，而跳频系统由于每跳信号不能再某一频率驻留的特点，无法采用锁相环方式及时消除信号的频偏相位误差，因此传统方法不再适合跳频信号的分集合并。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种跳频信号极化分集合并方法，可实现跳频系统的可靠接收，且具有很强的抗干扰能力和复杂的环境适应性。本专利技术的技术方案是：一种跳频信号极化分集合并方法，步骤如下：1)左旋极化天线和右旋极化天线分别接收信号，进入各自支路的AD采样，得到AD采样后的右旋跳频信号Rr和左旋跳频信号Rl；2)两路信号分别数字下变频，联立式(1)～(4)，得到解跳后的右旋信号Sr和左旋信号Sl，以及左旋信号相对于右旋信号的频偏fd、左旋信号相对于右旋信号相偏其中，fc表示当前跳频频率；t表示AD采样时刻；al＝±1，f0为起始频偏，将右旋信号Sr作为参考信号，fd为左旋信号相对于右旋信号的频偏，为左旋信号相对于右旋信号相偏；3)对Sr和S1两路信号进行共轭相乘处理化简后得到4)将左旋支路信号S1和Rn共轭相乘，得到校正后的左旋信号完成对左旋支路频率和相位的开环校正；右旋支路保持不变，即校正后的右旋信号SR＝Sr；5)采用最大比合成器对两支路信号进行合并，完成极化分集合并S＝SRCR+SLCL，CL＝1-CR,其中，CR,CL分别为右旋支路和左旋支路的加权因子；AGCR为右旋支路增益控制系数，AGCL为左旋支路增益控制系数。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：在无线信号传输过程中,由于传输路径的多径衰落会产生空间驻波,可能会形成深衰落,引起传输信道参数的变化,产生接收信号衰减现象,引起信号失真,严重情况下会产生信号中断。分集合并技术是抗信号衰落提高接收可靠性的一种有效措施。它不需要训练序列,在不增加传输功率和带宽的情况下改善无线通信的质量,所需费用相对较低。分集合并技术是将携带同一信息的信号,利用不同路径、不同极化方式进行传送,在接收端将各个支路信号按某种方式加以合并,然后提取信息。如果各支路的信号衰落的互相关性很小，采用合理的信号组合技术，就能提高接收机输出的信噪比。如图2所示，跳频系统接收机采用极化合并方式提高输出信噪比，与单路跳频接收机相比，除了在性能上最多获得3dB的增益外，还可以抑制多径效应。极化合并时根据两条信道的衰落情况选择加权值CR和CL，当一路信号因为深衰落表现极差时，可以对另一路加高权重以提高增益。现有极化分集合并方式如图1所示，环路中有一个主通道和鉴相器，环路滤波放大器，VCO组成的锁相环副通道。将右旋支路信号S2(t)作为参考信号，左旋支路信号S1(t)通过锁相环闭环控制的方式，达到两路信号频率和相位参考对准，进而完成信号的同步捕获。左右旋支路信号合并时必须及时消除两路之间的频差和相差，才能获得合并增益，否则两路信号相互抵消，不仅带不来增益还会影响接收性能。现有技术由鉴相器、环路滤波放大器和VCO等多个环节组成，处理过程有时延，需要根据先前信号估计出频偏和相偏对当前信号进行校正，这样做的前提是两路信号始终保持相同的频偏和相偏。在跳频模式下，每跳信号落在不同频段上，上一跳信号中提取的偏差估计值并不适用于下一跳信号。跳频信号频点驻留时间短，闭环反馈的控制方式不能及时校正频偏和相偏，无法实时完成极化信号的合并，所以现有技术不适合跳频信号的极化分集合并。本专利技术提出了一种跳频信号极化分集合并处理方法，用开环控制的方式实时处理两路信号的频偏和相偏，相对于闭环控制方式，具有结构简单、处理速度快等优势，非常适合实现跳频遥测信号的接收，以达到最佳传输信噪比。附图说明图1为现有技术锁相环方式分集合并原理框图。图2为高斯信道等比例合并与单路性能对比示意图；图3为跳频极化合并技术功能框图。具体实施方式下面结合附图3和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：系统跳频带宽200MHz，码速率10Mbps，采取了天线分集来抗多径衰落，为了取得良好的传输性能，必须在分集合成以后进行同步捕获，同时为了保证分集合成时的信噪比，需要在解跳之后进行分集合成，因为经过解跳以后，信号变成窄带信号，信噪比提高13dB()。因此接收端信号处理流程是先解跳、滤波抽取、分集合成、再解调译码，这样可以达到最佳的传输性能。跳频系统调制解调跟一般的连续载波调制解调最大的区别在于跳频换频时刻会产生载波频率和相位的跳变，无法采用相干解调，考虑到误码性能、频带利用率、同步时间等因素，本系统采用PCM-PM非相干解调作为跳频系统的解调方式。跳频极化合成功能框图如图3所示：1)左右旋极化天线1和2分别接收信号，进入各自支路的AD采样，得到Rr、Rl。2)两路信号分别数字下变频，下变频本振的频率控制字来自于解调信号中提取的跳频频点信息。3)下变频后的信号通过抽取滤波算法，将采样率降到4倍符号速率上。4)两路信号再经过匹配滤波算法，分别得到Sl和Sr。5)计算出频偏fd和相偏对左旋支路完成频率和相位开环校正，得到SL和SR。再将两路同相信号加权合并得到S。6)采用平方时钟误差估计算法恢复码时钟，通过4倍符号速率的时钟频率对S信号I、Q两路基带信号分别进行采样，然后利用平方运算消除信号中存在的调制信息，再估算出信号中包含的定时信息，其相位就是采样时钟与信号时钟之间存在的相位差，然后根据此相位误差来对恢复码时钟。7)采用开环插值滤波算法获得4倍符号速率下的最佳采样点，恢复出码元信息。8)PCM-PM差分解调去除码元中调制信号。并从码元中提取跳频频点信息，反馈给两个下变频模块，完成解跳环路。以上所述跳频体制下PCM-PM调制圆极化分集合并方法只是本专利技术具体实施方式的案例，并不用于限定本专利技术的保护范围。本专利技术的保护范围是跳频模式下基于开环控制的极化分集合并方法。本专利技术说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跳频信号极化分集合并方法，其特征在于步骤如下：1)左旋极化天线和右旋极化天线分别接收信号，进入各自支路的AD采样，得到AD采样后的右旋跳频信号R

【技术特征摘要】
1.一种跳频信号极化分集合并方法，其特征在于步骤如下：1)左旋极化天线和右旋极化天线分别接收信号，进入各自支路的AD采样，得到AD采样后的右旋跳频信号Rr和左旋跳频信号Rl；2)两路信号分别数字下变频，联立式(1)～(4)，得到解跳后的右旋信号Sr和左旋信号Sl，以及左旋信号相对于右旋信号的频偏fd、左旋信号相对于右旋信号相偏其中，fc表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾嘉辉，王乐，唐硕，胡秘，唐文照，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61