面向高速跳频通信的欠采样装置及时敏抗干扰方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了面向高速跳频通信的信号欠采样装置及时敏抗干扰方法，涉及通信领域，信号欠采样装置包括信号接收模块、锁相环和射频开关，方法包括S1采集含有干扰的宽带信号，获得欠采样数据流；S2对欠采样数据流处理，获得干扰的全部信息，S3根据提前产生的跳频序列和干扰的全部信息判断下一跳频子信道是否存在干扰，存在进入S4，反之进入S6，S4确定初始加权值；S5实施LMS算法，S6输出抗干扰处理后的通信信号；通过射频开关连接设计确保采样时钟相位一致；每个采样时钟互质确保准确重构宽带中频信号的频谱；且时敏抗干扰方法可以估计整个跳频频率范围内的干扰信息，为后续抗干扰处理提供先验信息，在对性能无影响情况下加速了抗干扰算法的收敛速度。

【技术实现步骤摘要】
面向高速跳频通信的欠采样装置及时敏抗干扰方法
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及面向高速跳频通信的欠采样装置及时敏抗干扰方法。
技术介绍
对于窄带通信系统主要面对的干扰类型可分为有意干扰和无意干扰。针对无意干扰，一般是弱能量非持续性干扰，通过扩频、跳频等传统通信技术即可有效抑制干扰，实现无意干扰环境下的正常通信；针对有意干扰，一般是高能量持续性干扰，此时传统的扩频、跳频技术难以有效抑制强干扰，需要采用专用抗干扰技术对接收信号进行干扰预处理，以保证系统正常通信，现有的频域窄带干扰抑制算法处理延迟大，难以满足高速跳频驻留时间短、对收敛速度要求高的要求；现有的预测滤波干扰抑制算法对单音干扰收敛速度快，但对多窄带干扰收敛速度慢，也难以满足驻留时间短的高速跳频对收敛速度要求高的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题设计了面向高速跳频通信的欠采样装置及时敏抗干扰方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：面向高速跳频通信的信号欠采样装置，包括：至少两组信号接收模块，每组信号接收模块包括接收天线阵元、射频通道和欠采样组件，天线阵元用于接收通信信号和干扰，射频通道用于放大信号和限制带外噪声及干扰，欠采样组件用于采集宽带中频信号，欠采样组件的采样速率低于奈奎斯特采样速率，接收天线阵元的信号输出端与射频通道的信号输入端连接，射频通道的信号输出端与欠采样组件的信号输入端连接；至少两个用于产生采样时钟的锁相环，每个锁相环产生的采样时钟各不相同；至少两个用于控制多个欠采样组件的采样时钟的射频开关，射频开关为单刀双掷开关，每个射频开关的第一支路与其中一个锁相环连接，一个射频开关的第二支路与一个锁相环连接，一个射频开关的公共端与一个欠采样组件的连接。进一步地，每个欠采样组件包括用于选择窄带带通模式或宽带低通模式的选择器、采样保持器和模数转换器，采样保持器用于提升模数转换器的模拟输入带宽，模数转换器用于将宽带模拟信号转换为数字信号，选择器的信号输出端与采样保持器的信号输入端连接，采样保持器的信号输出端与模数转换器的信号输入端连接，射频开关的公共端与采样保持器和模数转换器的采样时钟引脚连接，若处于宽带频谱感知时隙，选择器选择接通宽带低通模式，否则选择器选择接通窄带带通模式。进一步地，每个锁相环产生的采样时钟互质。面向高速跳频通信的时敏抗干扰方法，包括以下步骤：S1、将信号欠采样装置中各模数转换器的采样率设置为fsi，i＝{1,2,...,M}，采集含有干扰的宽带信号R(t)，获得M路欠采样数据流；S2、基于欠采样的宽带频谱感知，对欠采样数据流进行分析与处理，获得干扰在整个跳频频率范围内的全部信息；S3、根据提前产生的跳频序列和干扰在整个跳频频率范围内的全部信息判断下一跳频子信道是否存在干扰，若存在，则进入S4，若不存在，则进入S6；S4、根据干扰在整个跳频频率范围内的全部信息确定LMS抗干扰算法的初始加权值；S5、根据初始化加权值实施LMS算法；S6、输出抗干扰处理后的通信信号。进一步地，在S2中包括：S21、使用平均周期图法估计欠采样数据的功率谱fi＝i×fs/N，i＝{1,2,…,N}，l＝1,2,...,M，N是采样点数量，并对它进行周期性延拓得到1≤m≤Ll，Ll是延拓的数量；S22、采用平滑滤波器对PEl(fj+m×fsl)进行平滑处理得到PSl(fj+m×fsl)＝PEl(fj+m×fsl)*h(k)，1≤k≤Z，其中*是卷积符号，Z是滤波器的抽头数量，h(k)是平滑滤波器的冲激响应；S23、将平滑后的功率谱PSl(fj+m×fsl)与阈值比较可以得到在各个频点的二元检测结果PBl(fj+m×fsl)＝PSl(fj+m×fsl)≥γ，γ是比较阈值，“1”代表该频点存在干扰，“0”代表该频点不存在干扰；S24、通过比较M组二元检测结果PS(fj)＝PB1(fj)&PB2(fj)&…&PBM(fj)，其中&是逻辑与操作符，可以获得干扰在整个跳频范围内的信息。进一步地，在S4中从整个跳频范围的干扰信息PS(fj)可以获得跳频子信道的干扰信息PSch(fj)＝PS(fj+fo)，其中fo是跳频子信道对应的频率位置偏移，LMS抗干扰算法的初始加权值可以由PSch(fj)计算得到wini(n)＝IFFT(PSch(fj))，IFFT(·)是逆傅里叶变换操作。本专利技术的有益效果在于：在模数转换器输入级加入采样保持器，有效的避免了模数转换器的输入模拟带宽有限的问题，同时通过单刀双掷射频开关的设计，确保了网控时隙和业务时隙采样时钟的相位一致；通过约束各路采样时钟的频率为互质关系，确保了能够准确重构宽带中频信号的频谱；通过本专利技术的时敏抗干扰方法可以在宽带频谱感知时隙估计整个跳频频率范围内的干扰信息，从而为后续抗干扰处理算法提供先验信息，在对抗干扰性能无影响情况下，加速了算法的收敛速度，以使得系统尽快进入可捕获、可同步以及可译码状态。附图说明图1是本专利技术面向高速跳频通信的时敏抗干扰方法的流程图；图2是本专利技术面向高速跳频通信的信号欠采样装置的结构示意图；图3是本专利技术面向高速跳频通信的信号欠采样装置中欠采样组件的结构示意图；图4是本专利技术面向高速跳频通信的时敏抗干扰方法的宽带频谱感知时隙划分图；图5是本专利技术面向高速跳频通信的时敏抗干扰方法的欠采样数据功率谱的周期延拓比较图；图6是本专利技术面向高速跳频通信的时敏抗干扰方法的功率谱平滑和阈值比较图；图7是本专利技术面向高速跳频通信的时敏抗干扰方法的收敛速度对比图；图8是本专利技术面向高速跳频通信的时敏抗干扰方法的误码性能对比图；其中图6中的(a)为原始功率谱图、(b)为经过平滑处理后的功率谱图、(c)为转化为二元结果的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.面向高速跳频通信的信号欠采样装置，其特征在于，包括：/n至少两组信号接收模块，每组信号接收模块包括接收天线阵元、射频通道和欠采样组件，天线阵元用于接收通信信号和干扰，射频通道用于放大信号和限制带外噪声及干扰，欠采样组件用于采集宽带中频信号，欠采样组件的采样速率低于奈奎斯特采样速率，接收天线阵元的信号输出端与射频通道的信号输入端连接，射频通道的信号输出端与欠采样组件的信号输入端连接；/n至少两个用于产生采样时钟的锁相环，每个锁相环产生的采样时钟各不相同；/n至少两个用于控制多个欠采样组件的采样时钟的射频开关，射频开关为单刀双掷开关，每个射频开关的第一支路与其中一个锁相环连接，一个射频开关的第二支路与一个锁相环连接，一个射频开关的公共端与一个欠采样组件的连接。/n

【技术特征摘要】
1.面向高速跳频通信的信号欠采样装置，其特征在于，包括：
至少两组信号接收模块，每组信号接收模块包括接收天线阵元、射频通道和欠采样组件，天线阵元用于接收通信信号和干扰，射频通道用于放大信号和限制带外噪声及干扰，欠采样组件用于采集宽带中频信号，欠采样组件的采样速率低于奈奎斯特采样速率，接收天线阵元的信号输出端与射频通道的信号输入端连接，射频通道的信号输出端与欠采样组件的信号输入端连接；
至少两个用于产生采样时钟的锁相环，每个锁相环产生的采样时钟各不相同；
至少两个用于控制多个欠采样组件的采样时钟的射频开关，射频开关为单刀双掷开关，每个射频开关的第一支路与其中一个锁相环连接，一个射频开关的第二支路与一个锁相环连接，一个射频开关的公共端与一个欠采样组件的连接。


2.根据权利要求1所述的面向高速跳频通信的信号欠采样装置，其特征在于，每个欠采样组件包括用于选择窄带带通模式或宽带低通模式的选择器、采样保持器和模数转换器，采样保持器用于提升模数转换器的模拟输入带宽，模数转换器用于将宽带模拟信号转换为数字信号，选择器的信号输出端与采样保持器的信号输入端连接，采样保持器的信号输出端与模数转换器的信号输入端连接，射频开关的公共端与采样保持器和模数转换器的采样时钟引脚连接，若处于宽带频谱感知时隙，选择器选择接通宽带低通模式，否则选择器选择接通窄带带通模式。


3.根据权利要求1或2所述的面向高速跳频通信的信号欠采样装置，其特征在于，每个锁相环产生的采样时钟互质。


4.面向高速跳频通信的时敏抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将信号欠采样装置中各模数转换器的采样率设置为fsi，i＝{1,2,...,M}，采集含有干扰的宽带信号R(t)，获得M路欠采样数据流；
S2、基于欠采样的宽带频谱感知，对欠采样数据流进行分析与处理，获得干扰在整个跳频频率范围内的全部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长剑，杨飞，贺江，王连杰，向荣，温黔伟，
申请(专利权)人：成都盟升科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51