一种基于ｍ序列相关性捕获的差分跳频通信方法技术

该发明专利技术属于数字通信领域中利用ｍ序列相关性捕获的差分跳频通信方法。包括：发射流程中的设置ｍ序列数据、串并转换、Ｇ函数映射、基带频率波形的生成、中频滤波、发射处理；接收流程中的信号的接收处理、生成基带频率波形、离散采集、时／频信号转换、译码、相关性处理、捕获的判决、数据的分离、并串转换处理及输出。该发明专利技术由于在发射端先发送等间隔插入随机数后的ｍ序列数据并与串行的比特数据一并通过Ｇ函数映射处理；在接收端在经时／频信号转换后、先通过维特比译码去掉随机数，再对ｍ序列进行相关捕获处理；因而该发明专利技术具有既可有效提高捕获概率、降低虚警率、缩短捕获的时间，又可有效提高系统的抗截获、抗干扰的性能等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
中的数字通信方法，特别是一种通过利用m序列相关性 捕获的差分跳频通信方法。
技术介绍
差分跳频(Differential Frequency Hopping，DFH)是一种数字通信系统，其频率 跳变速度快，通信保密性、抗干扰性、抗截获性较好，接收机采用软件无线电的方式解调，其 中接收端同步处理的有效性则是差分跳频通信能正常进行的前提。该技术的工作原理(流 程)如图1所示；其系统包括发射端和接收端，工作流程如下步骤A 将输入的串行的比特数据流送入串并转换单元进行串并转换处理(1)，将 其转换为并行的比特数据流；步骤B 并行的比特流进入G函数映射单元(差分跳频比特频点映射函数)映射 处理(2)为待发送的频率控制字、并组成频率控制字数据帧；步骤C 时域波形的生成将频率控制字数据帧输入DDS单元，并在各频率控制字 数据帧前插入由本机所设同步序列数据(3)，以生成相应频率的时域波形(4)；步骤D 发射处理步骤C所得时域波形，依次经中频滤波处理(5)和射频信号处 理(6)后经天线发送；发送的频率间的间隔为5kHz ；接收端流程如下所述步骤E 接收端收到的信号通过射频处理(7)后，再经变频/滤波处理⑶转变为 中频信号；步骤F 步骤E所得中频信号经抽样处理(9)以采集离散的时域信号；步骤G 将离散的时域信号通过FFT (快速傅里叶变换)处理(10)，将时域信号转 换为频域信号；步骤H.同步性判决对步骤G所得频域信号进行同步性判决(11)，当同步时、直 接进行维特比译码(12)处理；当未同步时，首先确定早、迟门窗口(13)，然后经同步捕获 和跟踪处理(14)后、返回步骤F，再经抽样处理(9)、FFT处理(10)、同步性判决(11)直至 捕获到相应的同步序列后送维特比译码(12)处理；捕获的方法是采用并行搜索的同步捕 获方法，对M个频点信号的FFT值大于信号检测门限ν的判为1，小于信号检测门限的判为 0，t时刻检测到第k个频点的能量值记为zk(t)，若zk(t) > v，此时的判决结果为dk(t)，则 dk(t) = 1 ；然后对检测结果进行延时求和作为当前相关值D(t)，假设每跳信号持续时间为 T MD(t) = ^dk[t-(M-k)T]A=I所以判决捕获的规则为 捕获乏r i未捕获D(t)<v其中V是捕获判决的门限；然后进行同步跟踪； 步骤I.串并转换处理译码后的数据经串并转换处理(15)将并行的比特数据流 恢复为串行的比特数据流后、输出。现有差分跳频信号同步的主要缺点在于第一，在发射端发送的同步序列经过无 线信道后，由于无线信道受环境影响信噪比变化很大，有时还会出现强衰落和时变强干扰， 造成信号能量值变化很大，而在接收端依据各个频点的能量值来确定信号检测门限，因此 很难确定一个理想的门限值，捕获判决时极易造成误判，导致捕获概率低，虚警概率高；第 二，由于同步序列是固定的，因此容易被敌方截获和干扰，影响通信的安全和质量；第三，捕 获时间长，通信效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
存在的缺陷，改进研究一种基于m序列同步捕获的 差分跳频通信方法，在不改变原有硬件结构条件下提高捕获概率、降低虚警率、缩短捕获的 时间，以及有效提高系统的抗截获、抗干扰的性能等目的。以克服
技术介绍
受环境影响信噪 比变化大，易造成误判、捕获概率低、虚警概率高，捕获时间长、效率低，以及易被截获和干 扰、通信的安全性及质量差等弊病。本专利技术的解决方案是利用m序列优良的自相关性和互相关性，作为接收端捕获过 程中判决其相关程度用，并在m序列数据中等间隔插入随机数在接收端译码后对m序列相 关并与门限比较判断是否完成捕获；将原接收端抽样处理所得离散的时域信号、一并通过 FFT处理将其转换为频域信号后进行并行搜索的同步捕获，改为进行维特比(Viterbi)译 码处理后对m序列进行相关，若相关值大于门限则判为捕获，否则继续相关，从而实现其发 明目的。因此，本专利技术同步捕获方法包括发射流程和接收流程两部分，其中发射流程步骤1.设置m序列数据根据捕获性能指标及捕获方案的要求选择相应长度的自 相关性和互相关性均良好的m序列数据、并设置拟采用m序列的个数，同时在m序列数据中 等间隔插入随机数后，存入本机中、待用；步骤2.串并转换将步骤1存入待用的等间隔插入随机数后m序列数据和输入的 串行的比特数据先后送入串并转换处理单元、转换为并行的比特数据流；步骤3. G函数映射处理将步骤2所得并行的比特数据流送入G函数(差分跳频 比特频点映射函数)映射处理单元，映射为待发送的频率控制字；步骤4.基带频率波形的生成步骤3所得频率控制字经DDS (直接数字频率合成 器)处理生成相应的基带频率波形；步骤5.中频滤波处理所得基带频率波形再经由中频滤波处理转变为中频信号；步骤6.发射处理将步骤5产生的中频信号送入射频信号处理单元，转换为射频 信号后、经天线发送出，发送的频率间的间隔仍为5kHz ；接收流程步骤7.信号的接收处理接收机收到发射的射频信号后，将其转变为中频信号；步骤8.生成基带频率波形将中频信号经过变频/滤波处理单元、生成基带频率 波形；步骤9.离散采集将步骤8生成的基带频率波送入抽样器进行离散采集；步骤10.时/频信号转换将采集到的离散时域信号通过FFT (快速傅里叶变换) 处理，将其转换为频域信号；步骤11.译码处理将经FFT处理所得频域信号进行维特比译码处理； 步骤12.相关性处理经维特比译码处理后的数据、送入同步跟踪和捕获单元、对 各个m序列数据分别进行相关处理，然后送入判决器执行骤13 ；步骤13 捕获的判决由步骤12输入的相关处理后的数据进行相关性，若相关值 大于设定的捕获门限值100、则判为捕获、并转步骤14，否则返回相关性处理处理单元、继 续执行步骤12进行相关处理，至捕获止；步骤14 数据的分离处理对步骤13输入的经相关性处理后的数据进行分离处 理，以分离出其中并行的比特数据、并将其送入并串转换单元执行步骤15，同时将分离出的 m序列数据丢弃；步骤15 并串转换处理将步骤14输入的并行比特数据经并串转换处理、转换为 串行的比特数据流后、输出。上述设置拟采用m序列的个数为3-5个。在步骤12中所述对m序列进行相关处 理的方法为先将缓冲区数据向低位移一位，将当前译码结果放入缓冲区最高位，然后将本 机所存m序列与缓冲区序列按位异或，所得结果即为相关值。而在步骤13中所述捕获门限 值为所采用m序列数据长度的60-95%，并根所设定的捕获性能指标在该范围内确定。在 步骤13中所述至捕获止，当采用多条m序列的相关性来综合判决捕获与否时，则需所采用 m序列条数的50%以上达到捕获门限值时为捕获。本专利技术由于在发射机在发送数据前、先发送等间隔插入随机数后的m序列数据， 发射端将m序列和串行的比特数据一并通过G函数映射处理，通过G函数映射处理后的频 点将随机跳变、而不是固定序列，既提高了系统的抗截获、抗干扰的性能及捕获的概率，又 降低了虚警率和缩短了捕获的时间；而在接收端在经常规时/频信号转换处理后、先通过 维特比(Viterbi)译码去掉随机数，再对m序列进行相关捕获处理、即将捕获放到译码处理 后进行，既提高了同步捕获概率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ｍ序列相关性捕获的差分跳频通信方法，包括；发射流程：步骤１．设置ｍ序列数据：根据捕获性能指标及捕获方案的要求选择相应长度的自相关性和互相关性均良好的ｍ序列数据、并设置拟采用ｍ序列的个数，同时在ｍ序列数据中等间隔插入随机数后，存入本机中、待用；步骤２．串并转换：将步骤１存入待用的等间隔插入随机数后ｍ序列数据和输入的串行的比特数据先后送入串并转换处理单元、转换为并行的比特数据流；步骤３．Ｇ函数映射处理：将步骤２所得并行的比特数据流送入Ｇ函数映射处理单元，映射为待发送的频率控制字；步骤４．基带频率波形的生成：步骤３所得频率控制字经ＤＤＳ处理生成相应的基带频率波形；步骤５．中频滤波处理：所得基带频率波形再经由中频滤波处理转变为中频信号；步骤６．发射处理：将步骤５产生的中频信号送入射频信号处理单元，转换为射频信号后、经天线发送出，发送的频率间的间隔仍为５ｋＨｚ；接收流程：步骤７．信号的接收处理：接收机收到发射的射频信号后，将其转变为中频信号；步骤８．生成基带频率波形：将中频信号经过变频／滤波处理单元、生成基带频率波形；步骤９．离散采集：将步骤８生成的基带频率波送入抽样器进行离散采集；步骤１０．时／频信号转换：将采集到的离散时域信号通过ＦＦＴ处理，将其转换为频域信号；步骤１１．译码处理：将经ＦＦＴ处理所得频域信号进行维特比译码处理；步骤１２．相关性处理：经维特比译码处理后的数据、送入同步跟踪和捕获单元、对各个ｍ序列数据分别进行相关处理，然后送入判决器执行骤１３；１３．捕获的判决：由步骤１２输入的相关处理后的数据进行相关性，若相关值大于设定的捕获门限值１００、则判为捕获、并转步骤１４，否则返回相关性处理处理单元、继续执行步骤１２进行相关处理，至捕获止；步骤１４：数据的分离处理：对步骤１３的输入的经相关性处理后的数据进行分离处理，以分离出其中并行的比特数据、并将其送入并串转换单元执行步骤１５，同时将分离出的ｍ序列数据丢弃；步骤１５：并串转换处理：将步骤１４输入的并行比特数据经并串转换处理、转换为串行的比特数据流后、输出。...

【技术特征摘要】
一种基于m序列相关性捕获的差分跳频通信方法，包括；发射流程步骤1.设置m序列数据根据捕获性能指标及捕获方案的要求选择相应长度的自相关性和互相关性均良好的m序列数据、并设置拟采用m序列的个数，同时在m序列数据中等间隔插入随机数后，存入本机中、待用；步骤2.串并转换将步骤1存入待用的等间隔插入随机数后m序列数据和输入的串行的比特数据先后送入串并转换处理单元、转换为并行的比特数据流；步骤3.G函数映射处理将步骤2所得并行的比特数据流送入G函数映射处理单元，映射为待发送的频率控制字；步骤4.基带频率波形的生成步骤3所得频率控制字经DDS处理生成相应的基带频率波形；步骤5.中频滤波处理所得基带频率波形再经由中频滤波处理转变为中频信号；步骤6.发射处理将步骤5产生的中频信号送入射频信号处理单元，转换为射频信号后、经天线发送出，发送的频率间的间隔仍为5kHz；接收流程步骤7.信号的接收处理接收机收到发射的射频信号后，将其转变为中频信号；步骤8.生成基带频率波形将中频信号经过变频/滤波处理单元、生成基带频率波形；步骤9.离散采集将步骤8生成的基带频率波送入抽样器进行离散采集；步骤10.时/频...

【专利技术属性】
技术研发人员：董彬虹，董振奇，程乙钊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]