【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于短波通信，特别涉及该领域中的一种多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法及系统。
技术介绍
1、短波通信作为一种长距离通信方式，具有传输距离远、信号穿透能力强等优点，在军事、航空和无线电电视等领域具有广泛的应用。由于多普勒效应的存在，短波信号在传输过程中会发生频偏现象，导致接收到的信号出现带宽变窄、谱重心偏移等问题，从而降低了通信系统的可靠性和传输效率。
2、多普勒效应是由于信号源与接收器之间的相对运动而引起的，当信号源和接收器相对运动时，接收到的信号频率会发生变化。在短波通信中，如果不对多普勒频移进行补偿，接收到的信号将偏离原始频带，导致信号带宽变窄，信号功率减小，严重影响信号的可靠性。
3、目前，已经提出了一些方法来补偿短波信号的多普勒频移。其中一种方法是通过采用自适应滤波器来实现频偏补偿。这种方法根据实时接收到的信号的频偏情况，调整滤波器的频率响应，使信号频谱恢复到原始频带。虽然这种方法可以实现一定程度的频偏补偿，但是对滤波器的设计和参数设置要求较高，这增加了算法的复杂度和功耗，并且效果不明显。
4、另外一种方法是通过预测和校正的方法来实现频偏补偿。这种方法首先通过分析信号的特性和多普勒效应产生的原因，预测多普勒频移的大小和方向。根据预测结果，采用实时控制算法对信号的频率、相位或时钟进行调整，以实现频偏的补偿。虽然这种方法可以在一定程度上改善信号的频偏问题，但是预测和校正过程需要较长的计算时间，导致实时性不高。
5、另外一种方法是通过迭代算法来实现频偏补偿。迭代
6、目前已有的多普勒频移补偿方法存在着效果不明显、实时性不高、复杂度高等问题。因此，需要提出一种高效、实时补偿短波信号多普勒频移的方法，以提高短波通信的可靠性和传输效率。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种可以实现高效、实时补偿短波信号多普勒频移的方法及系统，以提高短波通信的可靠性和传输效率。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
4、步骤1，接收短波信号并进行预处理：
5、收集一定数量的无线通信信号，进行预处理；对信号进行分析建立多径信道模型；对信道进行预测和优化；接收短波信号，并对其进行采样和滤波处理，采用dsp芯片进行实时计算和处理，也可以采用fpga实现高效的运算加速，以获得基带信号。
6、步骤2，检测多普勒频移：
7、估计多径信道的延迟和幅度；对接收信号进行信号校正，消除多普勒频移和相位偏移；通过对基带信号进行多普勒频移的检测，获得短波信号的频偏信息。多普勒频移检测可以采用频域方法或时间域方法，采用傅里叶变换、相位差估计等算法。
8、步骤3，进行频偏补偿：
9、对天波干扰数据进行预处理，提取特征；采用主成分分析、信息增益等方法来选取特征；根据选定的特征来构建分类器模型；使用处理好的数据集进行模型的训练和测试；根据获得的频偏信息，对基带信号进行实时的频偏补偿，实现信号恢复。频偏补偿通过改变接收信号的频率、相位或时钟进行实现。
10、步骤4，解调与解码：
11、对天波干扰进行分类，确定抑制策略；干扰抑制策略选择；自适应控制方法设计；训练模型控制抑制器中的参数或权值。根据具体使用的短波通信协议进行相应的处理，对经过频偏补偿的基带信号进行解调和解码处理，以获取原始数据。
12、进一步的，步骤1具体包括如下步骤：
13、步骤11，接收短波信号：
14、接收短波信号的天线是单频段的或多频段的，使用可调谐滤波器和前置放大器进行信号预处理；
15、步骤12，信号采样和滤波处理：
16、接收到的短波信号是连续时间的模拟信号，通过采样和量化将其转换为离散时间的数字信号，再进行滤波处理；
17、步骤13，dsp芯片实时计算和处理、fpga运算加速。
18、进一步的，步骤2具体包括如下步骤：
19、步骤21，频域方法进行多普勒频移检测：
20、当发射信号中的目标物体相对于雷达或通信设备运动时，信号的频率变化表示为：
21、
22、上式中，f_d为多普勒频移大小，v为目标物体的运动速度，λ为发射信号的波长，θ为目标物体的运动与发射信号的方向夹角；
23、通过多普勒频移检测得到信号的多普勒频偏估计结果，包括频偏大小、频偏方向和频率漂移率；
24、频偏大小通过如下公式计算：
25、
26、上式中，f为频偏大小，δf为接收信号的频率偏移，fc为信号的中心频率；
27、频偏方向根据多普勒频移的正负来判断，如果多普勒频移为正，表示目标物体远离雷达或通信设备，频偏方向为正；如果多普勒频移为负，表示目标物体靠近雷达或通信设备，频偏方向为负；
28、频率漂移率用数学公式表示为：
29、
30、上式中，是频率漂移率，t是时间窗口的长度，是接收信号在时间窗口内的频率变化率；
31、步骤22，时间域方法进行多普勒频移检测：
32、相位差估计法：
33、扫频法：
34、上式中，f_d表示多普勒频偏，phi表示相位差，δt表示时间差，δf表示频率差，b表示扫频信号的带宽；
35、步骤23，多普勒频移参数估计。
36、进一步的，步骤3具体包括如下步骤：
37、步骤31，频偏补偿方法：
38、频偏补偿是指根据获得的频偏信息，对接收到的基带信号进行实时调整，使其恢复到原始信号的频率特性；
39、频偏补偿方法包括频率补偿法、相位补偿法和时钟补偿法；
40、步骤32，频偏补偿算法：
41、频偏补偿算法包括fdfe算法、pll算法和cfo算法；
42、fdfe算法通过对接收到的信号进行频谱分析，估计信号的频偏信息，并通过改变接收信号的频率来进行补偿，其频偏估计结果表示为：
43、
44、上式中，x[n]和y[n]分别表示接收信号的频谱和参考信号的频谱，n表示信号的样本点数；
45、pll算法通过对接收到的信号进行相位估计和追踪，实现对频偏的补偿，其频偏估计结果表示为：
46、
47、上式中，x[n]和y[n]分别表示接收信号的正交分量，n表示信号的样本点数，t_s表示信号的采样间隔；
48、cfo算法通过推测接收信号的频偏和频率漂移率，对信号进行相位和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，步骤1具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，步骤2具体包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，步骤4具体包括如下步骤：
6.一种多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输系统，适用于权利要求1所述的方法，其特征在于：包括预处理单元，用于收集一定数量的无线通信信号，进行预处理、对信号进行分析建立多径信道模型、对信道进行预测和优化；检测单元，用于估计多径信道的延迟和幅度、对接收信号进行信号校正，消除多普勒频移和相位偏移；频偏补偿单元，用于对天波干扰数据进行预处理，提取特征，采用主成分分析、信息增益方法来选取特征、根据选定的特征来构建分类器模型、使用处理好的数据集进行模型的
...【技术特征摘要】
1.一种多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，步骤1具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，步骤2具体包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述多普勒频移补偿技术的实时短波信号传输方法，其特征在于，步骤4具体包括如下步骤：
6.一种多普勒频移补...
【专利技术属性】
技术研发人员：何国金，刘亚南，吴斌，朱传伙，金培进，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：
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