基于tdma的高速跳频数传通信系统研究

重 庆 邮 电 学 院 学 报’ 自然科学版 ( ) E E W年第 W期 ‘V a ‘ b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b
理器 " 完成物理层的同步控制和信号处 理 2 ) " + 9 4 S 数字信 号 处 理 器 * 主要完成计算机或者电 ) * + 9 4 S 台主控单片机和 9 编码差错控制 "的 数 据 交 换 < 4 S 以及组网控制 6信号发送时 2 "完成整个系统同 9 4 S
步定时控制 2 信号的组织及波形形成 ) 即信号调制 + 2
基于 . /0 的高速跳频数传通信系统研究
蒋定顺 2杨长雷
西安电子科技大学 3 陕西 西安 , ) " # # , " + 4 5 国家重点实验室 2
摘
1
要! 提出了一种为实现高速数据传 输 和 强 抗 干 扰 性 且 具 有 多 址 组 网 能 力 的 高 速 跳 频 通 信 系 统 的 方 案 6
只 有 网 号 相 同 才 能 进 行 组 网! 信息 " .# 段 用 来 传 送 保留缓冲及其他可以用来传送其他信息 .# ! A 或者 同 步 调 整 用! U&" U)" UX" UW" UV 为 同 步 信 息 传 输时所需的跳数 !
9 : 9 同步捕获和跟踪
用 一组 相关 码作为 同步信 息 " 同时 与同 步频率 保 持 一定的 关系 " 收 方根据 自己 的 .# @ 计 算出 的 同 步 频 率 去 不 断 地 扫 描! 扫 描 采 用 慢 扫 描! 收方 收端 .# 信息与发方取得一致的方法是 ? .# @可 以 通 过 粗 同 步 捕 获 得 到" .# A可 以 通 过 同 步 头 传 递得到 ! 一旦捕获 一个 相 关 码 后 " 收方根据收到的相关码可 以判 断它 是否为 前 导 序 列 发 送 的 相 关 码 " 如果不是 的话 " 退回 扫 描 状 态 ! 如 果 确 认 为 所 需 的 相 关 码" 这 时根据和 同步 频 率 的 映 射 关 系 " 由此可以判断出与 发方的时 间差 ’ 矢量 ( 收 方 根 据 此时间差可以调整 " 自己的 使之与发方 一致 " 同时转 为正 常跳速 .# " @ 同步跟跳 ! 为了避免假同步现象存在 " 提高其同步跟 跳的可靠性 " 可采用频率分集 " 收方通过大数判决的
送频率控制字至频率合成器并驱动频合等任务 ! 信 号 接 收时 " 捕 获" 同 步 跟 跳" &完成信号 的扫 描 " # $ % 整个 系 统同步定 时 控 制 " 驱动频率合成器跳频以实 读取相关器并与设定门限 ’ 软判决得到的门 现解跳 " 限( 相比较判决 " 对基带信号进行解调并信道估值和 信道均衡等 ! )根据 # &提供的同步定时完成 # $ % $ % 收 发转换 " 数 据 传 送 编 码" 前 向 纠 错" 同步组网控制 管理等 ! 中频上 * 下变换器的作用是在 # &和高速 $ % 同时进行 * , +, # # + 器 件 之 间 完 成 取 样 率 的 匹 配" 调制混频滤波 * 解调滤波 " 并提供跳频定时中断 ! 相 关器不断地对接收的信号相关运算并输出最大的相 关峰值 ! 跳频序列发生器根据 # &提供的时间信 $ % 息启动加密算法计算出伪随机的跳频序列回 " .# 送给 # 实时时钟提供系统时间信息 & / ’ $ % .# 0 1 23 ( ! 4 5 6 7 8 跳 频 同 步 控 制 系 统 使 用 中 频 数 字 化" 基带部分 全部可以软件实现 " 符合软件无线电的设计思想 !
] 跳频组网
] : ; 时隙 < > ^_
U LM & LM U ) LM U XLM U W
图 ) 同步信息结构 N 1 O : )$ 0 P Q R 0 Q P 34 5S 8 T R1 T 5 4 P 2 7 0 1 4 T
性较好的相关码组成 " 完成同步信号的识别功能 ! 帧 同步 用来 作为信 息 同 步 的 开 始 ! 网号用来传送组网
前导序列 M 帧同步 网号 . # 保留缓冲及其他 U V L
方式判决 ! 如收方同步跟跳后在随后的 Y 跳中连续 收到 Z个相关码 " 这里 Z[ Y, 则认为捕获成功 / ) " 如果 Z\ Y, 则 认 为 捕 获 不 成 功" 退回到扫描状 ) " 态!
同 步捕 获完 成后进 入同步 跟踪 状态 ! 同步 跟踪 取 得 同 步 跟 踪 状 态 )个 保持依靠 勤务 信 息 来 实 现 ! 必备条 件 ? 一是精确的 二 是 样 点 调 整! .# A信 息 / 收方 精 确 值 可 以 通 过 同 步 信 息 的 传 送 得 到! .# A 发方 .# A可 以 采 用 相 应 的 相 关 码 编 码 方 式 传 送 " 收方同样 采用 频 率 分 集 方 式 接 收 " 并且进行大数判 决" 这样收方可以接收到 从而可以修 .# A精确值 " 正 自己的 此 时 收 方 可 以 得 到 与 发 送方完全 .# ! A 一 致的 样点调整的基本思想是 ? 收方通 .# 信息 ! 过对同 步信息 不 停 地 作 相 关 运 算 " 检测出相关峰可 以判别出 其实 际 位 置 " 与理论上的相关峰位置相比 根据差值可以调整后续跳的跳沿位置 " 使之与发 较" 方跳沿重新对齐 ! 为保证调整的可靠性 " 可根据多跳 相关峰位置所得到的差值的平均值来进行样点调 整! 同时限定最多调整样点数 !
修订日期 ! * # # $ % # * % " s 基金项目 ! 国家自然科学基金资助 作 者 简 介! 蒋定顺) 男2 广 西 桂 林 人2 硕 士 研 究 生2 主 要 从 事 数 字 通 信 与 信 号 处 理2 跳 频 通 信 的 研 究 6t " ( , , % + 2 % ! LO A u * # # # wD H H R A N G D v M N A N O J K LH J N
第E T卷第 U期 Z ? ? U年 [月
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中图分类号 ! " $ > $ 7 5(
文献标识码 ! ; 频组网成为跳频战术电台的一个关键的问题 6
? 引
言
跳 频 通 信 作 为 一 种 重 要 的 抗 干 扰 通 信 手 段2 在 军事通信领域中获得了广泛的重视和应用 6 目前对 于中低速跳频通信系统形成直接的威胁主要有跟踪 式 干 扰或转发式 干 扰 2 能够有效地对抗这种干扰的 措施是提高跳频速度 6 另一方面以传输模拟话音或 者数字话音为主的传统战术电台的数据通信速率不 以下 6 在 现 代 战 争 和 未 来 的 高2 一般在 (’ # #@ C A B D 通信中 2 不仅需要传输话音信息 2 还需要传输由各种 数据终端产生的大量的数据信息及视频信息 6 这样 就 需 要提高跳频 通 信 系 统 的 数 传 速 率 2 从而研究高 速跳频高速数传通信系统就成了一个很有意义的课 题6 保证跳频通信系统正常工作的关键技术之一是 使收发双方能够实现并保持同步的技术 6 跳频通信 的同步过程包括粗同步 ) 捕获 + 和细同步 ) 跟踪 + 6跳 频同步建立的快慢 2 同步系统的抗干扰能力 2 直接影 响跳频系统的性能 6 跳频同步的实现是跳频通信的 难点 6 当跳频速率和数据传输速率同时提高时 2 此难 点体现得尤为明显 6 在战术电台中2 必须要求跳频系统具有很强的多 址组网能力6 采用时分多址组网方式可以保证各跳频 通信系统能在恶劣的电磁环境中有效可靠的通信6 基 于7 9 :; 的跳频通信系统 必 须 有 精 确 的 定 时 和 同 步2 才能准确地在分配的时隙中发送或接收数据6 这 里2 如何在同步的基础上进行 7 9 :; 的 跳
图 " 基于 7 9 :; 的跳频通信系统框图 H " F F A G IJ K LLM N A J O B A K ND P D B Q L@ O D Q RK N7 9 :;
系统的简要框图 6 它是由数字信号处理器 2 频率合成 器2 跳 频 序 列 发 生 器2 数 字 上C 下 变 换 器2 相 关 器2 信 道机 2 实时时钟和 ;C 核心 2 C 9 9 ; 等主要部分组成 6 的部件是数字信号处理器 ) + 6 其中数字信号处 9 4 S
1 收稿日期 ! * # # r % # ( % # r
E 基本原理
在基于 7 9 :; 的跳频通 信 系 统 中 通 信 双 方 只 允许在分配的时 隙 中 发 送 或 接 收 信 号 2 因而整个系 统必须有严格的 同 步 和 定 时 2 以便保证双方可靠的 组 网和通信 6 图 "给出了基 于 7 9 :; 的 跳 频 通 信
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